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高聚物结晶前分子链的行为是高聚物领域内的一个热点,但在研究者中仍存在不同的见解。考虑到基底对高聚物的结晶与物理行为有着重要的影响,利用基底对聚合物诱导产生的特殊结构来研究聚合物的结晶行为,可能会深入理解聚合物的结晶行为。然而,目前对聚合物在基底上的行为研究的主要工作还是集中在基底对高聚物的玻璃化转变温度、结晶形态、分子链构象和运动状态以及粘弹性等的影响,而基底对高分子熔体在结晶前的影响尚未涉及。本论文以研究取向基底对聚酯PCL、PBA结晶前行为的影响这个基本问题入手,利用FTIR、TEM、AFM、POM等各种方法系统研究了取向基底的结构以及PCL、PBA在这些基底上形成的结晶结构,取向基底对PCL、PBA结晶前行为的影响和PBA熔体结晶以及晶型转变过程。主要开展了以下几个方面的工作:
1.用熔体拉伸法制备了一系列高度取向的高聚物超薄膜,并对这些取向薄膜形态结构进行了详细表征。对于PE薄膜的研究发现熔体拉伸制备的聚乙烯超薄膜由大量沿着垂直于熔体拉伸方向平行排列的侧放(edge-on)片晶组成。其晶区与非晶区内的分子链都沿着拉伸方向取向。对于晶区,其结晶学b轴更倾向于平躺在薄膜平面内;而在非晶区,PE分子链形成的局部C-C骨架平面更倾向于平行于薄膜平面。
2.运用FTIR和X-ray原位研究了PCL熔体在取向PE基底上的链变化,发现在PCL结晶发生之前,其分子链的构象已经发生了很大变化。而且,这种构象变化是取向的,即处于熔体状态的PCL分子链在结晶前就已经沿着取向PE基底的分子链方向高度取向。并从理论上对这种高聚物熔体结晶发生前,基底诱导的PCL分子链发生的构象变化和取向行为进行了解释。这同时揭示了高聚物异相附生结晶的动态过程,为深入理解取向基底对高聚物结晶前行为的影响提供了可靠的实验证据。
3.对聚己二酸丁二醇酯PBA的熔体结晶、晶型转变过程和多重熔融行为用FTIR进行了研究,以期深入了解生物可降解聚酯PBA的结构和性质。首先对PBA的两种晶型的典型红外谱带进行了归属,然后用红外光谱对PBA的熔体结晶过程进行了详细分析。利用晶型转变过程中的结构变化对PBA从β晶型向α晶型转变过程中的红外谱带位移进行了合理的解释。实验证明PBA的两种晶型的转变是个固相转变。