高低分子量PEO及其共混物的结晶性能研究
生物可降解材料聚环氧乙烷(PEO)是一种极易结晶的热塑性的水溶性聚合物，可用于医药、造纸印刷、采油、建材、农业、市政建设等多个方面，在高分子材料的应用领域中备受关注。PEO的结晶性能对其使用影响非常大，本文主要研究不同分子量的PEO及其共混物在结晶方面的差异，拓宽PEO的应用，其研究结果如下:
本文原料采用10kPEO和200kPEO，通过DSC观察其纯组分及二者的共混物在非等温结晶及等温结晶时的结晶差异。实验证明，在非等温结晶时，共混物的结晶速率加快，结晶时间变短，开始结晶的温度比纯10kPEO高，结晶度随10kPEO含量的增加而增加，而且上述现象与降温结晶速率无关。在等温结晶时，也发现共混物的半结晶时间变短，结晶速率加快，降至等温结晶温度后开始结晶的时间变短，经Avrami方程进行动力学分析得到的Avrami指数n基本没有变化，证明共混物结晶机理没有发生变化。
本文做了一系列实验，主要从聚合物晶体成核和生长两方面进行研究，解释上述现象出现的原因。在晶体成核方面，XRD实验表明共混物的微晶尺寸和成核点数量介于10kPEO、200kPEO之间，偏光图也显示共混物的成核点数量、球晶尺寸处于纯组分之间。10kPEO与200kPEO相比，200kPEO链段密度涨落剧烈，更易成核，由此推出，PEO共混物结晶时是以200kPEO作为成核点的。所以，共混物的开始成核温度比10kPEO高。从PEO的晶体生长方面考虑，XRD实验证明共混物晶体的晶型与纯组分一致，排除了晶型的影响。AFM实验中共混物的片晶是从中间熔断而非整片整片的熔融，可看出PEO共混物中的10kPEO和200kPEO组分是同时排入晶格，形成共晶的。偏光球晶生长图中，共混物的球晶生长速率介于纯10kPEO和200kPEO组分之间，10kPEO动力学生长系数高且扩散限制度小，在共混物中起到溶剂化作用，使共混物的链段运动比纯200kPEO组分更容易，更有利于分子链的折叠，所以球晶生长速率处在纯10kPEO和200kPEO组分之间，结晶度比纯200kPEO要高，且随着10kPEO含量的增加共混物流动性增强，结晶度相应提高，结晶速率会有所提高。
总之，PEO共混物在结晶时，是以200kPEO组分形成晶核，各组分的分子链同时折叠形成共晶。共混物中低分子量的10kPEO组分起到了溶剂化作用，使球晶生长速率比纯200kPEO加快，结晶度提高。早的成核开始温度，较快的球晶生长速率，二者综合使共混物非等温结晶的结晶峰值温度Tp提前，等温结晶的半结晶时间变短。
聚环氧乙烷;高低分子量;共混物;结晶速率;球晶生长
北京化工大学
硕士
化学
闫寿科
2012
中文
TQ323.5;TQ316.61
77
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）