非晶聚合物界面上聚β-羟基丁酸酯超薄膜的熔融重结晶行为研究

摘要

现今对聚合物材料的研究正向高性能和特殊功能方向发展，聚合物层状复合膜材料是其中一个重要的研究方向。而聚合物界面层的凝聚态结构对于层状复合膜材料的性能具有重要影响，因此，本实验采用聚合物双层膜材料，通过调控聚合物/聚合物界面处层间相互作用，揭示聚合物层间相互作用对聚合物结晶行为的影响规律。
　　1.通过旋涂的方法制得双层膜，上层膜采用的是结晶性生物可降解材料聚β-羟基丁酸酯（PHB），下层膜采用的是非晶聚合物聚对羟基苯乙烯(PVPh)。通过固定PHB的厚度为120 nm不变，改变下层PVPh的厚度，可以发现随着下层PVPh薄膜厚度的增加，偏光显微镜下观察到PHB的结晶能力逐渐变弱，红外光谱中观察到PHB与PVPh形成的分子间氢键逐渐增多，分子间氢键含量的增加使得PHB的分子链活动性逐渐变弱，从而使得PHB的结晶行为逐渐被PVPh抑制，结晶速率也逐渐变慢。最后当PVPh厚度达到100 nm时，上层120 nm厚度的PHB薄膜难以进行结晶。由于在高温下利于异相成核，且利于球晶生长，使得PHB形成了大的球晶，原子力显微镜下呈现flat-on取向片晶。低温下利于均相成核，成核点多，成核临界半径小，形成小的碎晶，呈现edge-on取向片晶。PVPh厚度的增加使得edge-on向flat-on取向转变的温度变得不同。
　　2.采用原子力显微镜观察120 nm厚度PHB在较厚的PVPh薄膜(65 nm和100 nm)上的结晶行为，发现PHB形成了一部分树枝状晶体，主要是由于PHB与较厚的PVPh形成了更多的氢键，PHB的分子链活动性进一步受到抑制（树枝状晶体厚度只有6 nm左右），晶体生长主要受扩散控制机理(DLA)决定，从而引起晶体形态的不稳定生长，导致树枝状晶体出现。
　　3.为了进一步研究树枝晶形貌对厚度的依赖性，通过固定下层PVPh薄膜厚度(65 nm)不变，改变上层PHB薄膜的厚度，发现随着PHB自身厚度的增加，其结晶能力明显的提高，树枝状晶体逐渐消失。综合可以得出PHB的结晶行为是由PHB和PVPh相互间的厚度共同决定。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 可降解聚合物层状复合膜材料

1．1．1 聚合物膜材料结晶机理

1．1．2 聚合物膜材料结晶行为影响因素

1．1．3 聚合物膜材料的降解

1．2 聚合物薄膜的研究方法及现状

1．2．1 聚合物薄膜形态学研究

1．2．2 聚合物薄膜动力学研究

1．3 聚-β-羟基丁酸酯和聚对羟基苯乙烯

1．3．1 聚-β-羟基丁酸酯

1．3．2 聚对羟基苯乙烯(PVPh)

1．3．3 PHB和PVPh间相互作用

1．4 本课题的创新点和主要内容

第二章 实验内容

2．1 前言

2．2 实验材料与方法

2．2．1．实验原料及设备

2．2．2．PHB薄膜的制备及等温结晶

2．2．3．样品表征

第三章 结果与讨论

3．1 PHB在不同厚度PVPh薄膜上结晶行为研究

3．1．1 前言

3．1．2 PHB结晶形貌研究

3．1．3 PHB片晶取向研究

3．1．4 PHB结晶度和结晶速率研究

3．1．5 实验小结

3．2 不同厚度PHB薄膜在PVPh薄膜上结晶行为研究

3．2．1 前言

3．2．2 不同厚度PHB片晶取向研究

3．2．3 不同厚度PHB结晶度研究

3．2．4 树枝状晶体研究

3．2．5 实验小结

第四章 实验结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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