FTIR原位研究PCL薄膜的结晶过程.pdfVIP

第24卷，第7期 光谱学与光谱分析 200 4年7月 and SpectrOso。pyspectralAnalysis July，2004 FTIR原位研究PCL薄膜的结晶过程 孔祥明，何书刚，汪昆华，谢续明 清华大学化工系高分子研究所，材料科学与工程研究院，教育部先进材料重点实验室，北京 100084 摘要利用带热台的傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)，原位跟踪了聚￡一己内酯(PCL)在硅基片及KBr单晶 基片上的结晶和熔融过程。发现在结晶过程中，由于结晶后分子间的自由体积缩小，分子间相互作用增强而 导致了萨0峰位的漂移及C-_()一_C，C-～H结晶峰的出现。并通过结晶峰与非晶峰对比计算出了相对结 晶度。对不同浓度的PCL／THF溶液成膜的FTIR测试表明，薄膜厚度越小，结晶度越低。这可能是由于基 板及几何维数的限制导致。另外发现，相同条件下，P(、L在KBr基板上成膜后的结晶度要大于在硅片上成 膜的结晶度。 主题词 盯IR；PCL薄膜；结晶；AnⅢ 中图分类号：0631 文献标识码：A 文章编号：1000—0593(2004)07—0806—04 外特征吸收峰会随着结晶过程进行而发生变化。因此，可以 引 言 利用带热台的红外来原位研究高分子薄膜的结晶过程，给出 低维数的高分子超薄膜的各种行为由于更加触及到高分 一些结晶过程中的细节信息。 子运动的动力学、热力学本质而逐渐成为高分子科学研究的 由于硅片及KBr单晶盐片对红外吸收影响很小，故研究 一大热点。聚合物分子链在薄膜中的运动行为及其排列状态 中选择经过抛光的硅片及KBr单晶盐片作为基板。本文利用 决定了聚合物薄膜的物理化学性质。分子模拟结果表明在靠 近基板附近和受几何限制的高分子薄膜(例如厚度可以和数 晶及熔融过程，研究了薄膜厚度对结晶过程的影响。 倍Rg可比的薄膜)中，分子构象及其运动行为同本体中高分 子有很大的区别、1’“。 1实验部分 聚合物的结晶过程一直是高分子研究的重要内容。同小 分子物质相比，高分子的分子量大，分子链长，分子链问的 1．1实验原料及制样 相互作用大，导致高分子链的运动比小分子困难，高分子的 000， 结晶速度一般比小分子慢；另一方面，由于高分子分子链结 日本和光纯药工业株式会社生产。 构和分子量的不均一性，以及在结晶过程中由于高分子链的 将P(兄溶于四氢呋喃(哪)制得一定浓度的均匀溶液 运动松驰时间长，分子链的迁移速度慢，使得高分子很难形 成结构完整的晶体，也很难得到完全结晶的高分子材料。 单晶盐片用丙酮及四氢呋喃清洗干净，干燥后待用。 PreSt等∞1认为高分子薄膜中，大分子在基板平面内是取向 调节台式匀胶机(中科院微电子中心研究部生产，KW_ 排列的。C0henL4J也报道了在临近基板附近高分子链是高度 4A型)转子转速为1000舯，将上述制得的P(1溶液通过 取向的。DespotopOulou等通过UV和FTIR研究了超薄膜中 p。ly(di—n-hexylsilane)的结晶结构。5o，发现15nm是结晶所需 膜厚约200 的临界厚度。起初结晶速率很慢，但是随膜厚达到50nm时 子转速，可以得到不同膜厚的P(、L薄膜。 结晶速率迅速提高。 1．2测试 利用分子中某些基团的红外特征吸收来研究高分子的组 成变化，结晶结构等已经相当成熟№J。在高分子结晶过程 谱仪原位跟踪PCL薄膜的结晶及熔融过程(扣除了初始基板 中，分子链从无序缠结状态变为规整排列的结晶结构，其分 的吸收)。来研究薄膜厚度、基板等条件对聚合物结晶的影 子内及分子间的很多作用会发生变化，这样