丙酮气相诱导双酚A聚碳酸酯结晶

摘要

本文以双酚A聚碳酸酯(Bisphenol-A polycarbonate，BAPC)薄膜材料以及蒸涂不同纳米金属的BAPC薄膜材料为研究对象，采用丙酮气相诱导的方式，研究了这些薄膜材料的结晶、结构和形态。主要的研究结果如下： (1) 利用溶液铸膜法制备BAPC薄膜材料。由凝胶渗透色谱(GPC)分析，样品重均分子量为4.6×10<'4>，分散系数为2.4。由表面形貌测量仪分析可知，BAPC样品膜厚为10±2/μm。由差示扫描量热法(DSC)测量可知此薄膜材料为无定形态。 (2)傅立叶变换红外(FFIR)谱图表明丙酮只是在BAPC表面和内部进行吸附和扩散。说明丙酮不是BAPC的成核剂而仅仅对其发生增塑作用。随着诱导时间的延长，谱图中trans-cis部分逐渐增加，表明BAPC分子构象更加有序，其结晶度逐渐增加。 (3)采用DSC研究了BAPC薄膜结晶后的双峰行为。当丙酮气体诱导样品结晶后，DSC测试呈现熔融双峰。且随着扫描速率的降低，低温熔融峰T<,m><'low>规律性地向高温方向移动，高温熔融峰T<,m><'higt>的位置不变。表明熔融-结晶-再熔融模型不是双重熔融峰的主要原因。将低温峰熔掉的部分熔融样品在同等条件下诱导结晶，发现再次出现双重熔融峰，同时随着压力的升高，低温峰的熔点升高，结晶度增长迅速，是导致总结晶度增加的主要因素。说明双重熔融峰分别是由两种不同结晶完善程度的晶体熔融吸热产生的，低温峰对应的晶体缺陷较多部分晶粒，高温峰则对应的晶体较为完善的晶粒。 (4)采用DSC研究了蒸涂纳米Au、Ag和Cu粒子的BAPC薄膜的结晶行为，并与未蒸涂金属纳米粒子的样品进行了对比。随着诱导时间的延长，蒸涂纳米金属样品的结晶度不同程度的增加。但与未蒸涂金属样品相比，最初的诱导溶胀时间明显较长，在3h的时间内均为出现结晶。这是因为，在诱导的初期，高密度的纳米金属粒子在表面沉积，BAPC被丙酮气体诱导而成的晶粒十分有限，只是呈现出非晶态的溶胀状态。随着时间的推移，结晶前沿逐渐向内部推移，结晶度增加。同时，与未蒸涂金属的薄膜相比，样品的熔点随时间的增加变化不明显，说明纳米金属粒子的存在对BAPC晶粒的增厚效应影响不大。升高压力，蒸涂不同金属的BAPC样品结晶度增加，片晶增厚，结晶完善，这与未蒸涂金属的样品结果相似。在相同条件下，蒸涂Au、Ag和Cu的样品结晶度相差不大，但蒸涂Au的样品低温熔融峰熔点明显更高。 (5) 采用偏光显微镜(POM)和扫描电镜(SEM)观察蒸涂纳米金属的样品的晶体形态。在26℃，30KPa的丙酮气氛中诱导9h，球晶黑十字消光尺寸在10μm左右，球晶边界分明。SEM观察发现蒸涂金属的BAPC膜球晶更为扁平，无明显椎状突起的生长中心，生长纹路不清晰。诱导时间延长到18h，球晶尺寸略为增大。SEM观察球晶生长更为饱满，椎状中心相对明显，生长纹路也更为清晰。这是由于纳米金属对结晶初期的阻碍，以及延长诱导时间后，晶体得到更大充分的生长，晶体尺寸大。这点与DSC和FTIR结论一致。 (6)透射电镜(TEM)研究表明：纳米Au、Ag和Cu粒子由BAPC表面自动向本体向扩散。这些纳米金属粒子随着诱导结晶时间的延长，逐渐向BAPC本体相扩散。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1高聚物的结晶

1.1.1高聚物结晶简述

1.1.2高聚物结晶的特点

1.1.3高聚物结晶模型

1.2聚碳酸酯

1.2.1聚碳酸酯的简介

1.2.2聚碳酸酯的合成方法

1.2.3聚碳酸酯的结构

1.2.4聚碳酸酯的结晶

1.3聚合物基纳米金属复合材料

1.3.1复合材料的发展

1.3.2复合材料的分类

1.3.3聚合物基纳米金属复合材料

1.4课题的提出

第二章丙酮气相诱导聚碳酸酯的结晶行为

2.1实验部分

2.1.1样品制备

2.1.2实验方法

2.2实验结果与讨论

2.2.1聚碳酸酯薄膜

2.2.2丙酮气相诱导聚碳酸酯结晶

2.2.3晶体的结构分析

第三章金属纳米粒子在聚碳酸酯中的扩散

3.1实验部分

3.1.1样品制备

3.1.2实验方法

3.2实验结果与讨论

3.2.1表面蒸涂金纳米簇的聚碳酸酯的结晶行为

3.2.2表面蒸涂银纳米粒子的聚碳酸酯的结晶行为

3.2.3表面蒸涂铜纳米粒子的聚碳酸酯的结晶行为

3.2.4不同金属镀层对聚碳酸酯结晶的影响

第四章晶体形态

4.1实验部分

4.1.1样品制备

4.1.2实验方法

4.2实验结果与讨论

4.2.1 POM观察

4.2.2 SEM观察

4.2.3 TEM研究

第五章总结部分

5.1丙酮气相诱导聚碳酸酯结晶行为

5.2金属纳米粒子在聚碳酸酯上的扩散

参考文献

致 谢