苯乙烯-異戊二烯(或丁二烯)嵌段共聚物表面結(jié)構(gòu)的形成及其影響因素.pdf

1、聚合物的表面性能是由其表面結(jié)構(gòu)決定的。要達(dá)到對聚合物表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計與控制的目的,則必須對表面層分子的化學(xué)物理性質(zhì),表面層的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及表面結(jié)構(gòu)的形成等進(jìn)行充分研究。苯乙烯-異戊二烯(或丁二烯)嵌段共聚物是熱塑性彈性體,作為粘合劑和密封材料在日常生活中有廣泛應(yīng)用。由于它們各嵌段元素組成相同且技術(shù)手段的限制,目前有關(guān)它們表面化學(xué)組成的報道很少且已報道的有關(guān)它們表面化學(xué)組成的分析深度也大于幾個分子層的水平。
　　 本論文利用具有準(zhǔn)單

2、分子層界面敏感性與獲取豐富的界面分子結(jié)構(gòu)信息及原位研究能力的和頻振動光譜(SFG,sum Frequency Generation VibrationalSpectroscopy)技術(shù)為主要研究手段,結(jié)合其他表征手段研究成膜條件對苯乙烯-異戊二烯(或丁二烯)嵌段共聚物表面結(jié)構(gòu)的形成的影響,并研究所形成的表面結(jié)構(gòu)與固化過程、聚合物溶液性質(zhì)之間的關(guān)系。得到以下結(jié)論:
　　 (1)成膜溶液濃度明顯影響SB、SBS澆鑄膜表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

3、1％w/v濃度時,澆鑄膜表面具有較高的PB含量,二嵌段SB澆鑄膜表面基本為低表面能的PB段覆蓋。隨著濃度的增加,澆鑄膜表面PS含量逐漸增加。澆鑄成膜固化過程是從溶液無序到固態(tài)相對有序的自組裝過程,最終形成的表面結(jié)構(gòu)要受聚合物在溶液中聚集狀態(tài)和鏈段活性的影響。低濃度時,聚合物鏈相對舒展,且甲苯溶劑分子在表面存在的時間較長,PB可能具有相對較高的遷移速率和較長的遷移時間,因而表面具有更高的PB富集度,甚至完全由PB段覆蓋。
　　 (

4、2)與澆鑄成膜不同,苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物旋涂膜表面存在高含量的PS且基本不受成膜溶液濃度的影響。旋涂成膜的過程是溶劑快速揮發(fā)的快速固化過程,不存在低表面能組分向表面的離析。甲苯蒸汽處理可使PB段向表面遷移,處理一定時間后旋涂膜和高濃度澆鑄膜表面都能達(dá)到由一層純的PB覆蓋的結(jié)構(gòu)。
　　 (3)研究鏈結(jié)構(gòu)、成膜溶劑對苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物表面結(jié)構(gòu)形成的影響發(fā)現(xiàn),二嵌段共聚物SB比三嵌段共聚物SBS有利于PB組分在表面富集。同時

5、發(fā)現(xiàn)對于二嵌段共聚物SB只有在PB的選擇性溶劑環(huán)己烷成膜時,其表面層化學(xué)結(jié)構(gòu)才為是純的PB組分。三嵌段共聚物SBS無論是PB的選擇性溶劑環(huán)己烷還是PS的選擇性溶劑甲苯成膜,三嵌段共聚物SBS的最表面層化學(xué)結(jié)構(gòu),都是由PB與PS組分共存。
　　 (4)利用軸稱滴形分析法(ADSA-P,Axisymmetric Drop Shape Analysis-Profile)和原子力顯微鏡技術(shù)(AFM,Atomic Force Micros