基底性質(zhì)對(duì)聚合物薄膜表面結(jié)構(gòu)形成及其性能的影響研究.pdf

1、隨著納米技術(shù)的發(fā)展，聚合物薄膜的物理化學(xué)性質(zhì)越來(lái)越受到關(guān)注。基底支撐的聚合物薄膜的分子鏈的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)行為受基底/聚合物界面相互作用的影響。聚合物/基底相界面的存在會(huì)使界面處高分子鏈的密度、纏結(jié)程度、有序性發(fā)生變化，因而呈現(xiàn)出與本體分子鏈不一致的運(yùn)動(dòng)行為。研究聚合物/基底界面相互作用對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)形成以及薄膜分子運(yùn)動(dòng)的影響，對(duì)于基底支撐高分子薄膜的實(shí)際應(yīng)用以及探明納米尺度高分子鏈的分子運(yùn)動(dòng)的機(jī)制均具有重要的意義。
　　本文通過(guò)對(duì)基底進(jìn)

2、行改性，采用動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試并結(jié)合和頻振動(dòng)光譜(SFG)、橢圓偏振儀、原子力顯微鏡(AFM)等系統(tǒng)研究了聚醋酸乙烯酯(PVAc)薄膜與基底間的相互作用，以及界面相互作用對(duì)聚苯乙烯(PS)薄膜玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)三嵌段共聚物表面結(jié)構(gòu)形成的影響。得到以下結(jié)論:
　　(1)通過(guò)表面動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕行為研究了PVAc薄膜與基底之間的相互作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)薄膜厚度較小時(shí)，薄膜表面動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試過(guò)程中跳躍角隨著基底表面

3、羥基含量的增加而減小。在6nm的PVAc超薄膜表面，跳躍角從100％羥基含量基底上的0增加到29％羥基含量基底上的8。這是由于基底表面羥基含量越大，PVAc超薄膜與基底間的氫鍵作用越強(qiáng)，分子鏈?zhǔn)艿降氖`作用越大，使得薄膜變硬。改變PVAc薄膜的厚度，發(fā)現(xiàn)隨著基底表面羥基含量的增加，基底對(duì)薄膜跳躍角的影響臨界厚度逐漸增大。這表明基底表面羥基含量越多，界面相互作用對(duì)薄膜性能的影響深度越大。
　　(2)研究了界面相互作用對(duì)PS薄膜玻璃化

4、轉(zhuǎn)變溫度的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在經(jīng)聚合物XST-R改性后的基底上，由于PS薄膜分子鏈向基底上發(fā)生了滲透，使得PS薄膜的Tg隨著薄膜厚度降低而升高。當(dāng)PS厚度較小時(shí)，薄膜與基底間的界面能越大，薄膜Tg越大。薄膜Tg不再隨厚度發(fā)生變化所對(duì)應(yīng)的臨界厚度隨著界面能的增大而增大。
　　(3)研究了界面相互作用對(duì)SBS三嵌段共聚物表面結(jié)構(gòu)形成的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于SBS旋涂膜，當(dāng)SBS薄膜厚度為34nm時(shí)，經(jīng)熱處理后，在對(duì)PS具有親和性的基底XST

5、-H和XST-Me上，薄膜發(fā)生了去潤(rùn)濕現(xiàn)象，表面出現(xiàn)了海島結(jié)構(gòu)，其中島狀結(jié)構(gòu)發(fā)生了微相分離。當(dāng)厚度增加到83nm時(shí)，去潤(rùn)濕現(xiàn)象消失。而在對(duì)PB具有優(yōu)先親和性的XST-tBu基底上，SBS薄膜的表面形成了具有雙層的微觀結(jié)構(gòu)，其中最表層是約為2.5nm左右的點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)判定為SBS中的PB組分，緊接著第二層為典型的指紋狀相分離結(jié)構(gòu)。對(duì)于SBS澆鑄膜，當(dāng)溶液濃度較稀時(shí)，SBS在基底XST-H上形成的薄膜具有海島狀結(jié)構(gòu)，其中島狀結(jié)構(gòu)發(fā)生了微相分