溫敏性側(cè)鏈結(jié)晶聚丙烯酸酯材料的研究.pdf

1、高分子形態(tài)學(xué)是高分子物理學(xué)的一個(gè)分支，其研究?jī)?nèi)容包括了高分子結(jié)晶和熔融過(guò)程中的聚集態(tài)形貌、結(jié)構(gòu)等方面的一些基本問(wèn)題。本論文利用示差掃描量熱法(DSC)等方法研究了丙烯酸酯(AAn，n為側(cè)鏈碳原子數(shù))均聚物(PAAn，n：側(cè)鏈碳原子數(shù))和丙烯酸酯無(wú)規(guī)共聚物(P(AA18—co—AAn)，n：側(cè)鏈碳原子數(shù))的熱性能，并利用原子力顯微鏡(AFM)和偏光顯微鏡(POM)研究了聚丙烯酸十八酯(PAA18)的結(jié)晶和熔化過(guò)程中形貌和結(jié)構(gòu)的變化。同時(shí)，

2、由于聚丙烯酸酯本身機(jī)械強(qiáng)度較差，在使用過(guò)程中需要支撐底膜復(fù)合使用，本論文主要是基于溫敏性聚丙烯酸酯包裝材料的應(yīng)用需要，研究了溫敏性包裝材料的溫敏涂層聚丙烯酸酯的熱性能和溫敏性包裝材料的支撐底膜聚丙烯多孔膜的制備工藝條件。 研究結(jié)果表明，丙烯酸酯均聚物的熔融和結(jié)晶行為與其側(cè)鏈長(zhǎng)度密切相關(guān)，當(dāng)側(cè)鏈碳原子小于10時(shí)，聚合物不具有結(jié)晶能力；當(dāng)側(cè)鏈碳原子數(shù)大于10時(shí)，聚合物具有結(jié)晶能力，并且其熔點(diǎn)和熔融焓隨著側(cè)鏈碳原子數(shù)的增加幾乎線性增加

3、。聚丙烯酸十八酯共聚物的熱性能研究分為兩部分，即丙烯酸十八酯與其可結(jié)晶同系物和非結(jié)晶同系物的共聚物。共聚物的熔點(diǎn)和熔融焓介于共聚雙組份均聚物之間，并隨AA18含量的增加而遞增。丙烯酸十八酯與可結(jié)晶性丙烯酸酯同系物共聚物的結(jié)晶和熔融行為，隨共聚組分及組成的變化趨勢(shì)明顯不同于其與非結(jié)晶性丙烯酸酯同系物的共聚物。丙烯酸十八酯與非結(jié)晶丙烯酸酯同系物的無(wú)規(guī)共聚物，熔點(diǎn)的實(shí)測(cè)值低于計(jì)算值，隨著側(cè)鏈碳原子數(shù)的增加而增大，熔融焓在丙烯酸十八酯含量較低時(shí)

4、與計(jì)算值偏差較大。丙烯酸酯共聚物的熔點(diǎn)和熔融焓可以由共聚的雙組分的比例通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算得到。在丙烯酸十八酯與可結(jié)晶同系物的共聚物中，隨著丙烯酸酯側(cè)鏈碳原子數(shù)的減少，對(duì)共聚物結(jié)晶度的影響明顯增加。在丙烯酸十八酯與非結(jié)晶同系物的共聚物中，隨著丙烯酸十八酯含量的增加，共聚物的結(jié)晶度和相對(duì)結(jié)晶度均逐漸增加，而熔程的最大值變化不大。 采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法(ATRP)合成了聚丙烯酸十八酯均聚物，并對(duì)其結(jié)晶和熔融行為進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，聚

5、丙烯酸十八酯的結(jié)晶方式既不同于小分子結(jié)晶也不同于傳統(tǒng)的主鏈高分子結(jié)晶。在等溫結(jié)晶初期，薄膜表面非垂直取向的烷基側(cè)鏈采用傳統(tǒng)的“頭碰頭”和“相互插入”方式排入晶格，首先形成直立(Edge—on)片晶。隨著結(jié)晶時(shí)間的增加，Edge—on片晶作為誘導(dǎo)核，使得垂直表面取向的側(cè)鏈逐漸排入晶格，開(kāi)始生成依附于Edge—on片晶生長(zhǎng)的平躺(Flat—on)片晶。隨著等溫時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，熔體中生成不依附于Edge—on片晶生長(zhǎng)的Flat—on片晶。這

6、兩種類(lèi)型的Flat—on片晶同時(shí)增長(zhǎng)，逐漸填充滿未結(jié)晶區(qū)域，直至結(jié)晶完全。而熔融時(shí)，聚合物總是先從Flat—on片晶開(kāi)始熔融，F(xiàn)lat—on片晶熔融后，Edge—on片晶開(kāi)始熔融。 為了丙烯酸酯溫敏包裝材料的應(yīng)用，進(jìn)一步對(duì)包裝材料的多孔聚丙烯底膜進(jìn)行了研究。采用AFM、掃描電鏡(SEM)、POM及DSC等手段對(duì)α和β晶型聚丙烯原始厚片的形態(tài)結(jié)構(gòu)、成核劑誘導(dǎo)β晶生長(zhǎng)方式及工藝條件對(duì)聚丙烯原始厚片形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，

7、α晶的片晶堆積致密幾乎沒(méi)有缺陷，而β晶的片晶有很多缺陷和縫隙，這些缺陷在拉伸時(shí)有利于微孔的形成；聚丙烯在成核劑的誘導(dǎo)下，垂直于成核劑的特定晶面生長(zhǎng)，有利于微孔的形成；鑄片輥溫度在120℃左右時(shí)可以制得高β晶含量的聚丙烯厚片；適當(dāng)提高鑄片輥的轉(zhuǎn)動(dòng)線速度，有利于成核劑的取向排列，從而得到取向程度較好的β片晶結(jié)構(gòu)；擠出口模的溫度對(duì)厚片的質(zhì)量有很大影響，溫度過(guò)高不利于β晶的生長(zhǎng)，溫度過(guò)低物料的塑化程度不好，成核劑分散不均勻。薄膜的孔隙率隨拉伸倍