氟化端基標記法研究聚甲基丙烯酸甲酯薄膜分子鏈擴散行為.pdf

1、隨著納米材料的快速發(fā)展，納米尺度的聚合物薄膜在光電材料、超薄涂層以及分離膜等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。聚合物薄膜分子鏈的擴散行為影響材料的界面粘附性以及黏彈性等諸多性能，對聚合物薄膜材料的實際使用有至關(guān)重要的作用。研究聚合物薄膜分子鏈擴散行為，不僅可對聚合物納米材料性能調(diào)控提供理論指導，而且對于澄清空間受限聚合物分子動力學的微觀機制具有重要理論意義。
　　近年來，隨著本課題組對含氟聚合物研究的深入，發(fā)現(xiàn)氟化端基標記法可以作為聚合物分子

2、鏈運動行為的研究手段。本論文利用氟化基團標記聚甲基丙烯酸甲酯分子鏈，構(gòu)建了下層為氟化端基標記PMMA(Mn=4kg/mol)，上層為未標記PMMA(Mn=60～570kg/mol)的雙層膜。利用接觸角、X射線光電子能譜(XPS)等手段監(jiān)測不同溫度下氟化端基標記PMMA分子在上層薄膜內(nèi)的遷移時間，研究了PMMA薄膜的分子擴散行為。探討了上層PMMA薄膜厚度、分子量以及溫度對標記PMMA分子擴散行為的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):
　　(1)標記P

3、MMA擴散至上層膜表面所需要時間t*與上層膜厚度h關(guān)系符合菲克擴散方程。通過兩者的關(guān)系（t*～h）可求得PMMA分子鏈的擴散系數(shù)D。擴散系數(shù)與文獻報道值基本一致，說明氟化端基標記法是研究聚合物擴散行為的有效方法。
　　(2)標記PMMA分子鏈擴散系數(shù)依賴于上層膜厚度。當上層PMMA薄膜的厚度小于某一臨界值hup*時，標記PMMA分子鏈的擴散系數(shù)隨上層薄膜厚度的降低而降低;當薄膜厚度減小到另一臨界厚度hlow*時，擴散系數(shù)又趨于恒定

4、。PMMA分子鏈纏結(jié)分子量隨薄膜厚度的變化而變化可能是引起擴散系數(shù)隨上層膜厚度改變而改變的主要原因。當上層膜厚度小于上臨界厚度hup*時，薄膜的纏結(jié)分子量Me隨薄膜厚度降低而減小，導致PMMA分子鏈擴散系數(shù)D降低;當上層膜厚度降低到下臨界厚度hlow*時，薄膜的纏結(jié)分子量Mg不再隨著薄膜厚度的變化而變化，因而PMMA分子鏈的擴散系數(shù)D又趨于恒定。
　　(3)當上層膜厚度大于上臨界厚度hup*時，擴散系數(shù)D與上層膜分子量的關(guān)系為D～

5、M0.8;當上層膜厚度小于下臨界厚度hlow*時，擴散系數(shù)D與上層膜分子量的關(guān)系為D～M0.4;當上層膜厚度在hup*與hlow*之間時，擴散系數(shù)D與上層膜分子量的關(guān)系為D～M0.47(上層膜厚度為40nm)。隨著上層膜厚度的減小，擴散系數(shù)的厚度依賴性逐漸減弱。此外，發(fā)現(xiàn)下臨界厚度hlow*基本不隨上層膜PMMA分子量的改變而改變。上臨界厚度hup*隨著上層膜分子量的增加而逐漸減小。hup*與上層PMMA分子鏈回轉(zhuǎn)半徑（Rg)呈現(xiàn)-0.