基底性質對聚合物薄膜表面結構形成及其性能的影響研究.pdf

1、隨著納米技術的發(fā)展，聚合物薄膜的物理化學性質越來越受到關注?；字蔚木酆衔锉∧さ姆肿渔湹慕Y構及其動態(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使界面處高分子鏈的密度、纏結程度、有序性發(fā)生變化，因而呈現出與本體分子鏈不一致的運動行為。研究聚合物/基底界面相互作用對薄膜結構形成以及薄膜分子運動的影響，對于基底支撐高分子薄膜的實際應用以及探明納米尺度高分子鏈的分子運動的機制均具有重要的意義。
　　本文通過對基底進

2、行改性，采用動態(tài)接觸角測試并結合和頻振動光譜(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聚苯乙烯(PS)薄膜玻璃化轉變溫度和聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)三嵌段共聚物表面結構形成的影響。得到以下結論:
　　(1)通過表面動態(tài)潤濕行為研究了PVAc薄膜與基底之間的相互作用。結果發(fā)現，當薄膜厚度較小時，薄膜表面動態(tài)接觸角測試過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，分子鏈受到的束縛作用越大，使得薄膜變硬。改變PVAc薄膜的厚度，發(fā)現隨著基底表面羥基含量的增加，基底對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，界面相互作用對薄膜性能的影響深度越大。
　　(2)研究了界面相互作用對PS薄膜玻璃化

4、轉變溫度的影響。結果發(fā)現在經聚合物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PS厚度較小時，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)生變化所對應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SBS三嵌段共聚物表面結構形成的影響。結果發(fā)現，對于SBS旋涂膜，當SBS薄膜厚度為34nm時，經熱處理后，在對PS具有親和性的基底XST

5、-H和XST-Me上，薄膜發(fā)生了去潤濕現象，表面出現了海島結構，其中島狀結構發(fā)生了微相分離。當厚度增加到83nm時，去潤濕現象消失。而在對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構，其中最表層是約為2.5nm左右的點狀結構，經判定為SBS中的PB組分，緊接著第二層為典型的指紋狀相分離結構。對于SBS澆鑄膜，當溶液濃度較稀時，SBS在基底XST-H上形成的薄膜具有海島狀結構，其中島狀結構發(fā)生了微相分