相容的结晶/非晶共混聚合物薄膜熔体结晶与冷结晶行为研究

本项目以聚己内酯（PCL）为研究对象，选取一系列与其完全相容的非结晶聚合物与其共混，组成相容的结晶/非结晶共混体系（如PCL/PVPh、 PCL/phenolic、PCL/phenoxy、PCL/PVC、 PCL/PMMA等）。利用DSC研究其不同配比条件下玻璃化转变温度，得到聚合物对分子间相互作用参数χ；利用PLM、SEM、TEM、AFM、FTIR等分析技术对于共混聚合物在不同配比条件下的不同厚度薄膜样品的结晶形态结构进行表征；研究聚合物分子间相互作用、非晶组分的玻璃化转变温度、体系过冷度等因素对于体系的相分离行为、形貌结构及结晶动力学的影响；选择合适的结晶/非晶组分配比范围，得到玻璃态的共混聚合物，研究分子间相互作用、非晶组分的玻璃化转变温度等对于玻璃态共混聚合物薄膜的分相行为及形貌结构的影响规律。阐明结晶/非晶共混聚合物体系薄膜熔体结晶与冷结晶不同的相分离行为及形态结构控制机理。

本基金工作主要按照计划书执行，围绕结晶/非晶聚合物共混体系在薄膜及超薄膜中由相分离及结晶共同作用形成的形态结构及其机理探讨开展。首先，选择熔体相容的聚合物共混体系，poly(vinylphenol)（PVPh）与polycaprolactone (PCL)共混体系。研究发现在薄膜及超薄膜中，聚合物共混薄膜与其本体在结晶度、形态结构方面差异明显。通过调节分子间相互作用可以调整共混体系的结晶度及形态结构。由于强分子间相互作用的存在，同样厚度条件下，纯PCL生成球晶，而共混薄膜生成海藻晶或树枝晶。其特殊的结晶形态是由于不同的生长机理造成的，即，在共混薄膜中强分子间相互作用使得晶体生长符合扩散控制，而在本体中受成核生长控制；第二，选择了部分相容的聚合物共混体系，例如， Poly(propylene carbonate) (PPC) 与 poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), 由于PPC与PHB不同的表面能，通过调整共混配比及热处理温度，可以调整共混薄膜发生水平及垂直于膜平面的相分离，并形成独特的双层微孔结构薄膜。这种由相分离形成的双层结构薄膜没有明显的相界面，两相间结合理想，有望成为一种制备双层膜的普适方法。