聚己二酸丁二醇酯(PBA)在取向聚合物基底上的附生结晶行为研究

来源 :中国科学院化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chuanqi2009444
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利用偏光显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、电子衍射、X射线衍射仪等现代分析技术分别研究了生物可降解材料聚己二酸丁二醇酯(PBA)在高取向薄膜HDPE、iPP基底上的附生结晶行为并比较了两种基底对PBA的成核能力。   对于HDPE/PBA体系,PBA能够在高取向PE的表面上附生结晶,PE对PBA有很强的成核能力。从溶液结晶,熔体结晶及不同的热处理条件下,PBA在PE基底上都生长成β晶型。这可能是由于β晶型PBA与PE晶体之间完美的晶格匹配造成的。此研究提供了一种简单的通过改变热处理条件来控制PBA晶型的方法,以达到控制其晶体尺寸的目的。   对于iPP/PBA体系,PBA能够在高取向iPP基底上附生且它们的分子链夹角成+50°。这是由于PBA.在[100]方向上分子链间距(0.505nm)与iPP在(010)晶面上沿[101]方向上分子链间距(0.505nm)之间存在着十分完美的匹配,从而导致PBA的β晶型形成,且β-PBA与基底iPP的接触面为(100)晶面。然而,尽管α-PBA与iPP沿着[100]方向上存在完美的几何匹配(失配率为0.8%),并无该方向上的附生结晶发生。上述结果也提供了通过调控晶型来控制PBA晶体尺寸的有效方法。   尽管取向的PE和iPP都对PBA具有很强的成核能力,但利用热台偏光显微镜原位观察发现PBA在二者基底上成核能力明显不同。PE对PBA的成核能力要大于iPP对PBA的成核能力,且二者远大于本体的成核能力。此差异可能是由于PE和iPP的表面自由能不同及与PBA具有不同的几何匹配程度造成的,考虑到iPP表面有凸起的甲基排,使其表面能要大于PE的表面能,从而其表面能量位垒明显提高,不利于表面成核。换句话说,PBA结晶更容易在PE表面上发生,具有较短的成核时间和较大的成核速率以及较高的成核密度。   另外,利用附生结晶和受限结晶,制备了具有微区可控结构的高聚物结晶材料。并且,此技术可广泛应用于其它具有不同结晶结构和分子链取向的结晶材料,包如金属、有机、无机小分子及液晶材料。
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