苯乙烯-丁二烯(或異戊二烯)嵌段共聚物表面結(jié)構(gòu)形成機理的研究.pdf

1、苯乙烯-異戊二烯(或丁二烯)-苯乙烯三嵌段共聚物是熱塑性彈性體,作為粘合劑和密封材料在日常生活中有廣泛應(yīng)用。其表面結(jié)構(gòu)將直接影響材料的粘附、摩擦及潤濕等性能。因此,準確掌握真實環(huán)境下嵌段共聚物的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)對提高材料優(yōu)異的表面性能具有很重要的意義。
　　 由于各嵌段元素組成相同,對苯乙烯-異戊二烯(或丁二烯)-苯乙烯三嵌段共聚物表面化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究受到限制。近些年來發(fā)展起來的和頻振動光譜(Sum Frequency Genera

2、tion Vibrational Spectroscopy,SFG)技術(shù)具有單分子層靈敏度,可以原位研究物質(zhì)表面或界面幾層分子的分子結(jié)構(gòu)、基團取向、分子微結(jié)構(gòu)等方面的信息,已成為原位表征高分子表面幾個分子層結(jié)構(gòu)的理想手段。
　　 本論文利用SFG并結(jié)合其他分析手段研究真實環(huán)境下苯乙烯-丁二烯(或異戊二烯)-苯乙烯三嵌段共聚物的表面結(jié)構(gòu)形成過程。研究了溶劑性質(zhì)、中間段聚二烯烴化學(xué)結(jié)構(gòu)等對表面最外層化學(xué)結(jié)構(gòu)形成及性能的影響。得到以下

3、結(jié)論:
　　 (1)通過對苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)不同溶劑澆鑄膜表面結(jié)構(gòu)及其溶劑響應(yīng)性的研究發(fā)現(xiàn),以環(huán)己酮為成膜溶劑時,SIS膜表面為PS和PI組分共存。在環(huán)己烷(PI的選擇性溶劑)和丁酮(PS的選擇性溶劑)蒸氣交替處理下,其最表層結(jié)構(gòu)會發(fā)生溶劑響應(yīng)性變化。而以甲苯和環(huán)己烷為成膜溶劑時,表面為PI鏈段富集,其最表層結(jié)構(gòu)不受丁酮蒸氣處理的影響。這表明起始膜表面PS鏈段的是否存在會影響SIS膜的溶劑可逆響應(yīng)性。

4、
　　 (2)研究了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)和SIS甲苯溶液澆鑄膜表面結(jié)構(gòu)的形成。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在甲苯溶液澆鑄成膜中,SIS膜表面極易形成PS柱平躺在表面的形貌和低表面能PI鏈段富集在最表層的穩(wěn)定結(jié)構(gòu);而SBS膜表面形貌為PS柱垂直表面的結(jié)構(gòu),最表層化學(xué)結(jié)構(gòu)為PS和PB組分共存。
　　 (3)對不同PI段化學(xué)結(jié)構(gòu)SIS二甲苯溶液澆鑄膜表面結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn),PI以1,4加成為主的SIS二甲苯溶液澆鑄膜表面為1

5、,4-PI鏈段富集,而PI以3,4加成為主的SIS膜表面為PS和3,4-PI鏈段共存,即使3,4-PI的表面能遠小于PS鏈段的。
　　 (4)在不同SIS-1(PI以1,4加成為主)與SIS-4(PI以3,4-加成為主)比例的共混膜中,低表面能的SIS-4組分極易富集到表面。但當(dāng)近表層為SIS-1組分富集時,其最表層的3,4-PI鏈段上烯丙基側(cè)基會傾向于平躺在表面。增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯在SIS-4膜表面的富集會使3,4-PI鏈