基底性質對聚苯乙烯超薄膜黏彈性的影響.pdf

1、隨著納米科技的快速發(fā)展，聚合物材料的尺寸已下降至納米級別。納米尺度的受限對聚合物物理性質產(chǎn)生顯著影響。黏彈性作為高分子材料特有的性質，既能夠反映高分子鏈的微觀運動機理，又與高分子材料的物理性能息息相關。因此，研究納米受限態(tài)下聚合物黏彈行為具有重要的理論與實際意義。目前，基底效應被認為是導致受限態(tài)聚合物薄膜黏彈性偏離本體的主要原因之一，但人們對基底效應影響聚合物薄膜分子動力學行為的本質尚不明確。此外，國內外各研究報道的受限態(tài)下高分子動力學

2、性質的分子量依賴性也存在爭議。因此，需要進一步深入研究界面效應對受限態(tài)聚合物薄膜分子動力學的影響本質。
　　本論文通過潤濕脊發(fā)展動力學法系統(tǒng)探究了界面π-π作用強度對聚苯乙烯超薄膜黏彈性的影響，并在此基礎上進一步探究了聚苯乙烯薄膜界面效應的分子量依賴性。主要結論如下:
　　(1)通過調控基底表面苯環(huán)基團的含量探究不同π-π共軛作用強度對分子量為442kg/mol聚苯乙烯(PS442)薄膜黏流溫度以及黏度的影響。發(fā)現(xiàn)PS442

3、超薄膜的黏流溫度Tf、黏度發(fā)生變化的臨界厚度hc以及相同厚度PS超薄膜的黏度η均隨基底苯環(huán)含量增大而增大。同時，苯基化基底上PS442薄膜黏度-厚度依賴性與SiOx/Si基底呈相反的趨勢。當膜厚低于臨界厚度hc時，黏度隨厚度降低而增大，且基底苯基含量越高，黏度增大越顯著。進一步對苯基化基底影響PS薄膜黏度的原因進行探討，發(fā)現(xiàn)隨著基底苯基含量增大，基底的傳遞深度也逐漸增大。因此認為基底苯基含量越大，聚合物/基底π-π共軛作用越強，PS44

4、2薄膜分子運動能力越弱，同時基底影響深度增大，所以導致PS薄膜黏度和黏流溫度增大。這一結果表明通過調節(jié)界面相互作用可以改變界面?zhèn)鬟f深度進而實現(xiàn)對PS442薄膜黏彈性的調控。
　　(2)通過改變PS薄膜的分子量研究了界面效應影響PS超薄膜黏彈性的分子量依賴性。本論文研究分子量范圍為169kg/mol～2698kg/mol的聚苯乙烯，發(fā)現(xiàn)當Mw大于442kg/mol時，相同膜厚的PS薄膜在高苯環(huán)含量基底(PTS-4)上的黏度增量隨分子

5、量增大而降低。同時，分子量越大，基底苯環(huán)含量對相同厚度PS薄膜黏度的影響越弱。主要原因可能是分子量較大的PS分子鏈在界面處具有較小的堆積密度以及較大的自由體積。當薄膜降至臨界厚度以下時，較大的自由體積提高了界面分子運動能力，因而表現(xiàn)出分子量越大界面效應對PS薄膜動力學性質影響越弱的現(xiàn)象。
　　同時，當Mw小于442kg/mol時，發(fā)現(xiàn)界面效應對PS薄膜黏度的影響隨分子量增大而增強。表明442kg/mol為界面效應對PS薄膜影響最顯