【摘 要】
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半结晶性嵌段共聚物中,嵌段间的不相容性导致的微相分离与结晶嵌段的结晶行为之间存在相互竞争与协同作用。现阶段的大部分工作主要集中于半结晶性嵌段共聚物相分离发生后的
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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半结晶性嵌段共聚物中,嵌段间的不相容性导致的微相分离与结晶嵌段的结晶行为之间存在相互竞争与协同作用。现阶段的大部分工作主要集中于半结晶性嵌段共聚物相分离发生后的结晶行为的结晶动力学和内部链折叠,而对于结晶与微相分离同时发生时的结晶与微相分离行为的研究还较少。
本论文以半结晶性的聚苯乙烯和聚环氧乙烷的二嵌段共聚物(PS-b-PEO)薄膜为研究对象,研究其破坏性(break out)结晶行为,以及研究方形片晶与微相分离结构的关系。
首先,本论文研究了不同相分离取向对结晶行为的影响。我们通过控制膜厚得到垂直基底和平行基底的微相分离薄膜。在溶剂蒸汽中,微相分离取向垂直基底时,仅仅是有序度增加,片晶协同生成。退火时间增加,结晶成核控制生长向扩散控制生长转变,导致片晶周围树枝晶生长。微相分离结构为平行基底取向时,焓主要用于取向转变和有序度增加,体系没有片晶生成,仅边缘效应使树枝晶产生。在结晶取向方面,研究了溶剂蒸汽氛围内界面作用改变使分子链轴垂直基底(flat-on)结晶向分子链轴平行基底(edge-on)结晶的转变。随着溶剂分子扩散到基底界面,结晶嵌段PEO与基底相互作用从强变弱,是发生这种转变的决定因素。
其次,从片晶与微相分离相互转变和片晶上微相分离刷的形成两方面研究片晶与微相分离的竞争与协同关系。退火溶剂的选择性影响片晶与微相分离的竞争。在PEO不良溶剂蒸汽环己烷中发生以下转变:片晶生成,逐渐被微相分离破坏,片晶重新生成；PEO良溶剂水中仅存在结晶到微相分离的转变。即晶体溶解,与PS发生微相分离以获得能量上的有利状态。可溶解嵌段的自由体积增加和结晶嵌段的低溶胀性分别是微相分离和结晶发生的关键因素。片晶与微相分离协同关系研究上,通过调控二嵌段共聚物片晶上聚合物刷的密度(小于14.3大于3.8),获得具有微相分离结构的聚合物刷。PS-PS刷的弱相互作用以及PS与PEO(连接PEO片层结构未结晶的PEO链)之间的强不相容性对片层上微相分离刷的形成起来决定作用。
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