论文部分内容阅读
聚合物共混是材料改性中一种方便有效的方式,在材料加工中占有重要的地位。聚合物共混薄膜在技术和科学等领域都有着非常广泛的应用。而聚合物共混薄膜的性能很大程度上取决于其形态结构。因此,通过探索共混物薄膜形态结构的影响机理,从而明确材料微观层次的物理规律,为调控材料性能提供理论基础。本论文采用物理共混的方法,制备了具有生物可降解性的聚3-羟基丁酸酯(PHB) /聚碳酸亚丙酯(PPC)共混物,对PHB/PPC共混物的相容性、结晶行为、相分离过程以及最终的相结构进行了研究。本论文的主要内容包括:1.通过溶液浇铸法制备了PHB/PPC共混物薄膜,差示扫描量热仪(DSC)结果表明PHB含量减小到10 wt %时,体系表现出相容性。偏光显微镜(POM)下观察到PHB/PPC 30/70共混物中PHB球晶内均匀分散着无双折射区域。通过扫描电镜(SEM)发现PHB/PPC 30/70共混物薄膜在190 ℃发生了垂直相分离,大部分PPC组分迁移到自由表面,而PHB迁移到基底上,形成双层膜,分布在PHB层的微孔结构对应POM中无双折射区域。等温结晶后由于上层的PPC不具有双折射,通过POM可以直接观察到含有微孔结构的PHB球晶。2.探究了 PHB/PPC共混物薄膜相结构的影响因素。PPC含量较低时,如30wt%,PHB球晶填满整个空间,PPC分散在PHB球晶内,PPC微区尺寸具有熔融时间依赖性。PPC含量增加到50 wt%,熔融时间较短时,PPC仍然为分散相。延长熔融时间后,POM下观察到具有双折射的PHB微区分散在无双折射的PPC连续相中,成为了大球晶的一部分。SEM结果表明体系在水平和垂直方向都发生相分离,大量PPC向上表面富集形成了网络状结构,仍有少量PPC分散在具有双折射的PHB微区中,而富集在基底上较薄的PHB层连接着具有双折射的PHB微区共同形成了 PHB连续相,从而保证了 PHB球晶连续生长,最终形成了叠加层状结构。3.探究了 PHB/PPC共混物中球晶环带周期的影响规律。PPC组分加入使PHB球晶环带周期减小,长周期增大,表明PHB和PPC部分相容。升高结晶温度,PHB/PPC 70/30共混物中球晶环带周期增大。增加熔融时间,纯PHB球晶环带周期先增大后减小。熔融时间小于5 min时,非晶组分扩散速率增大导致球晶环带周期增大;熔融时间大于5 min时,PHB发生降解造成非晶组分含量增加,扩散速率减小导致球晶环带周期减小。增加熔融时间,PHB/PPC 70/30共混物中球晶环带周期逐渐增大。熔融时间较短时,PHB片晶间非晶组分含量多,PPC分子链可能选择性吸附在PHB片晶的折叠表面,表面应力增加促进了片晶扭转,球晶环带周期较小。熔融时间较长时,PHB片晶间非晶组分含量减少,球晶环带周期增大。