聚羟基丁酸酯薄膜结晶的ATRFTIR研究.PDF

维普资讯 第 4期 高 分 子 学 报 No．4 2005年 8月 ACTA POLYMERICA SINICA Aug．，2005 聚 3．羟基丁酸酯薄膜结晶的ATR．FTIR研究 王 震 杨 睿 徐 军 谢续明 (清华大学化学工程系高分子研究所 北京 100084) 摘 要 使用匀胶机(spin-coater)，通过溶液铸膜的方法 ，在铝箔基板上制备 出具有不 同厚度 的聚 3一羟基丁酸 酯 (PHB)薄膜 ．20％室温条件下，通过衰减全反射傅立叶红外光谱 (ATR．FTIR)原位观测 了不 同厚度薄膜的结 晶过程 ，并通过偏光 ATR．FIIR对薄膜中PHB分子的取 向进行 了研究 ．ATR．FFIR原位观测结果显示 ，PHB在薄 膜中的结晶速率以及结晶度均随着薄膜厚度的减小而逐渐降低；同时，偏光ATR．几1R测试结果表明，随膜厚 减小，薄膜 中结晶部分的PHB分子逐渐倾 向于沿垂直于基板表面方 向取 向，膜越薄，倾 向越 明显．可 以认为， PHB分子与基板 间的相互作用 以及扩散控制结晶导致了上述现象的产生 ． 关键词 PHB，薄膜 ，基板 ，分子取 向，ATR-FFIR 近年来 ，随着聚合物薄膜在各项科学技术如 一 定条件的退火处理 ，分散相 EVAc粒子在第三 微电子领域 、液 晶显示以及磁信息存储等中的广 相界面诱导下会 自组织形成梯度相形态 J． 泛应用，其物理性质受到 了人们广泛的关注 ．同 对于结晶性聚合物薄膜 ，众多实验结果表明， 时，低维高分子材料的各种行为 由于更加触及到 几何受限条件和基板对于聚合物薄膜的结晶过 作为软物质的高分子的动力学、热力学本质而逐 程 、形 态 及 性 质 都 会 产 生 显 著 影 响¨ ]． 渐成为高分子科学研究的一大热点．目前 ，聚合物 Despotopoulou等的研究表明，在超 薄膜 中聚二正 在薄膜中以及近界面处的行为还远不为人们所了 己基硅烷 (PD6S)的结晶过程受到极大抑制 ，15rim 解 ，许多集中在结构和动力学行为方面的实验及 是结 晶形态存在的临界厚度 。此外，Haudin等 观察表明，在聚合物薄膜 中，由于几何限制和界面 研究了样品厚度对于结晶速率的影响¨引，结果显 的影响 ，导致高分子在热力学 、动力学 以及分子 示 ，当样 品厚度与球晶的平均半径相当或更小时， 的组织形式上与本体聚合物产生很大的不同¨。． 样品中结 晶速 率 降低，其 等温结 晶所对应 的 对于无定形聚合物 薄膜的玻璃化转变温度 的 Avrami指数减小 ．本研究组通过 FIIR研究 了薄膜 研究已有很多报道 ，相关 的结果表 明，当聚合 中聚氧 乙烯的构象变化 ，实验发现，随着薄膜厚度 的减小 ，由于聚氧乙烯分子链与基板 间的相互作 物与基板间的相互作用较小时， 通常随着薄膜 用 ，结 晶在基板 附近更有倾 向于采取旁 式构 厚度的减小而降低 ；与之相反，当聚合物与基板 象 ¨ ；对于基板存在条件下聚合物薄膜结 晶熔点 表面之间存在特殊的相互作用时 ， 随着膜厚的 和结晶温度的DSC研究表明，薄膜厚度 以及基板 减小而升高 ． 的存在对聚合物薄膜的结晶熔点和结晶温度都存 此外 ，对于聚合物受限链的分子动力学模拟