受限聚合物薄膜表/界面效应的本质及其传递距离的研究

发布时间：2024-02-20 19:44

　　随着纳米技术日新月异的快速发展,材料纳米化成为了当前材料科学发展的趋势。当材料尺寸与高分子链尺寸相当时,聚合物材料的很多物理性质会偏离本体。现有的描述聚合物本体分子运动及其聚集态的规律并不完全适用于纳米尺度的聚合物材料。研究表明,自由表面效应和界面效应是影响纳米受限薄膜分子运动行为的主要因素。自由表面效应增强薄膜分子运动能力,而界面效应则抑制分子运动。两者均体现出长程作用的特点,在聚合物表/界面逐渐往薄膜本体过渡的区域,形成分子运动能力呈梯度分布的表面层和界面层。随着薄膜厚度的下降,表面层和界面层占整张薄膜的体积分数不断增加,表/界面效应对薄膜分子松弛行为的影响越来越大。因此,研究聚合物自由表面和聚合物/基底界面分子运动的基本规律,探索表/界面效应的本质及其传递距离和传播途径,是揭示表/界面效应如何影响整个纳米受限体系分子运动行为及相关物理性质的关键。然而,受限于实验方法和技术手段,对表/界面效应本质及其传递机理的理解还很浅显。对于表/界面效应传递距离的研究也往往着眼于薄膜性质开始偏离本体的厚度,缺乏直接的、有效的测量方法。本文主要围绕受限聚合物薄膜分子运动行为开展研究工作,以聚合物自...

【文章页数】：203 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.21不同聚合物薄膜体系表面层厚度随温度的变化关系

子量和不同厚度的PS薄膜在不同升温速率下表面层厚度的温度11,133,8444-8447.）(b)不同厚度的PET薄膜的表面层厚度。53,5554-5559.）的分子结构依赖性的分子结构具有很大的差异。Ediger[204]研究了不同聚苯乙烯（PtBS），聚2....

图5.324nmPET薄膜在554K下热处理1min后的典型洗脱曲线

如图5.2所示。吸附层的洗脱实验参照文献[118]方入PET的良溶剂中，进行一小时的震荡洗脱，随即更PET薄膜，采用三氟乙酸/氯仿（w:w=5:2）混合溶液膜，采用六氟异丙醇作为洗脱溶剂。图5.3给出了24n后的残余厚度随洗脱次数的曲线。从图中可以看到，再变....

图5.6(a)Mw=30kg/mol(b)Mw=100kg/molPET薄膜吸附层厚度（hads）随554K温度下热处理时间的变化曲线

由于聚合物/基底相互作用决定了分子链在基底界面的润湿行为[126,367]，吸附层厚度底相互作用密切相关。研究发现，吸附层厚度还聚合物薄膜的Tg[237,238,273,274]和基底距离[44,277-280,287]成正相关作用，吸附层厚度可能可以作为衡量界面效....

图5.8不同厚度PET吸附层从室温以2K/min升温速率至413K后的表面形貌

证实了吸附层存在密度不同的两层。我们获得的PET吸附层的结构与PS吸附层结构不同可能是由于其化学结构不同和热处理温度不同导致的。与PS分子链相比，PET分子链是结晶型聚合物，刚性更大，分子间相互作用更大，与基底的相互作用（氢键相互作用）也更强。这些因素容易导致PE....

本文编号：3904452