聚3-羟基丁酸酯在受限条件下的结晶结构与形态

发布时间：2019-11-26 22:06

【摘要】：本论文利用偏光显微镜(POM)、原子力显微镜(AFM)和广角X-衍射(WAXD)对聚3-羟基丁酸酯(PHB)在PHB/PES/PVPH三组分共混体系中的受限结晶和在微米构筑的受限条件下的受限结晶的结晶形态、结晶结构和表面形貌进行详细的研究。通过POM研究不相容的PHB/PES共混体系和具有相容性的PHB/PES/PVPH共混体系的结晶形态,发现不相容的PHB/PES共混体系在球晶生长过程中会出现相分离的现象,在PHB的球晶中有很多小的相分离区,这些相分离区就是PES组分,PES在这些小的分离区域内并不能形成球晶,而PHB/PES/PVPH共混体系在结晶时没有发生相分离现象。通过POM研究PHB/PES/PVPH共混体系的结晶组分含量的改变对共混体系的结晶形态的影响,发现当随着结晶组分PES含量的增加PHB和PES的球晶形态均发生变化,当PES的含量由结晶组分的20%逐渐增加至80%时,PHB球晶内的无定型区域逐渐增加,且PHB的球晶生长愈不完整,PES球晶愈加完整,这是由于PES组分含量逐渐增加时共混体系中的PES组分的浓度也逐渐增多,PHB的浓度逐渐降低所导致的。并通过POM观察到结晶过程中的三种不同的结晶形态:1.低玻璃化转变温度的PES球晶可以在已经结晶完成的高玻璃化转变温度的PHB球晶结晶生长中;2.PHB球晶和PES球晶同核生长,PHB的结晶速率大于PES的结晶速率;3.PHB球晶和PES球晶同时生长且相互贯穿形成贯穿球晶,贯穿后的结晶速率均大于贯穿前的结晶速率。通过AFM对PHB和PES相互贯穿的表面形貌进行研究,研究发现共混体系中的PHB较纯PHB的片晶大,片晶堆叠有规律的排列,片晶之间的无定型区域也较大,共混体系中的PES片晶较纯PES的片晶小很多,在共混体系中形成纤维束状的片晶聚集体,纤维束片晶之间的无定型区域更大且没有规律,所以PES片晶可以在PHB片晶之间的无定型区域生长,从而形成贯穿球晶。利用POM研究PHB在微米构筑的受限条件下的结晶形态,发现薄膜较厚时可以观察到球晶的生成,薄膜较薄时没有球晶的出现,用AFM对不同厚度的图案化后晶体的表面形貌的研究发现厚度变化时表面形貌就会发生变化。当相同的厚度薄膜用不同的模板压印后,用进行XRD进行表征,发现压印后的衍射峰位置发生变化,但是不同尺寸的模板XRD的衍射峰位置是一样的,说明压印后PHB晶体的结构发生变化,但是模板尺寸对结构并无影响。利用带有热台的AFM对微米构筑后的PHB熔点进行研究发现,微米构筑后的PHB熔点降低,在160℃时微米线条就会熔融。
【图文】：

聚 3-羟基丁酸酯在受限条件下的结晶结构与形态 第一章 对于球晶的生长机理研究也是对微结构的生长研究，即是有片晶聚集的扭曲状的微纤维束自球晶中心出发，沿径向辐射排列的多晶聚集体。由于球由片晶在不同方向的堆叠而成，晶轴成螺旋状取向，这就导致了球晶具有各性和对称性的特点，当偏振光到达晶体表面时一部分变成平面偏振光，振动都在同一平面上，另一部分通过球晶发生双折射形成两束相互垂直的偏振光到达检偏器时通过球晶的那部分光就可以通过检偏器形成亮的区域，没有通晶的部分则形成球晶上暗的部分，，就是我们所看到的黑十字消光现象。图图 1b 即黑十字消光现象的原理。

聚 3-羟基丁酸酯在受限条件下的结晶结构与形态 第一章 对于球晶的生长机理研究也是对微结构的生长研究，即是有片晶聚集的扭曲状的微纤维束自球晶中心出发，沿径向辐射排列的多晶聚集体。由于球由片晶在不同方向的堆叠而成，晶轴成螺旋状取向，这就导致了球晶具有各性和对称性的特点，当偏振光到达晶体表面时一部分变成平面偏振光，振动都在同一平面上，另一部分通过球晶发生双折射形成两束相互垂直的偏振光到达检偏器时通过球晶的那部分光就可以通过检偏器形成亮的区域，没有通晶的部分则形成球晶上暗的部分，就是我们所看到的黑十字消光现象。图图 1b 即黑十字消光现象的原理。
【学位授予单位】：淮北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O633.14

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本文编号：2566317