調控聚氧乙烯環帶球晶形成和球晶生長速率的方法技術

本發明專利技術涉及一種利用嵌段共聚物調控聚氧化乙烯形成環帶球晶并調控環帶球晶生長速率的方法。將PS-b-PMMA嵌段共聚物的溶液與PEO的溶液共混獲得PEO/PS-b-PMMA共混液，通過調整PS-b-PMMA的嵌段比例從0％至100％、共混比例PEO/PS-b-PMMA從100％至50％、結晶溫度從120℃至20℃以1℃/min的速度降溫，可調控PEO環帶球晶的形成及調控環帶球晶的生長速率。本發明專利技術的方法簡便易行、無需大型設備、條件溫和、易控，適用性廣，使其作為特殊光學材料的應用成為可能，有利于聚氧化乙烯材料的發展。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種聚氧化乙烯材料，具體涉及一種調控聚氧化乙烯形成環帶球晶的方法和調控環帶球晶生長速率的方法。
技術介紹
聚氧化乙烯是一種結晶性、熱塑性的水溶性聚合物，廣泛應用于生物醫藥和工業等領域。由于其良好的生物相容性，在醫學、生物化工等方面具有巨大潛力；然而，聚氧化乙烯材料的脆性及成膜性限制了其廣泛的應用。兩種或兩種以上的聚合物進行共混的方法常用來制備在某些性能上有所改進的或具有獨特性能的聚合物材料，并且至少一個組分為結晶聚合物的兩種或兩種以上的聚合物的混合物在商業材料中正在日益增多。近年來，研究者們關注得更多的體系主要還是晶態-非晶態共混體系。因此，研究該類體系結晶結構以及結晶行為的變化具有重要意義。對于聚氧乙烯(PEO)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合體系(B.C.Okerberg,H.Marand.J?Mater?Sci?2007,42:4521–4529.W.B.Liau,C.F.Chang.Journal?of?Applied?Polymer?Science,2000,76:1627–1636.M.Wang,H.-G.Braun,E.Meyer.Polymer?2003,44:5015–5021.)的研究發現，通過改變混合組分比例和結晶溫度可獲得樹枝狀、密集分枝狀、針狀、堆疊針狀等多種形貌；隨著PMMA含量的增加，PEO結晶生長速率減慢；共混比相同時，共混物的甲苯溶液的結晶速率比氯仿溶液的要高；PEO樹枝狀結晶的長度和濃密程度會隨著PMMA含量的改變而改變。然而，迄今為止，還未見有利用嵌段共聚物調控PEO環帶球晶形成和球晶生長速率的報道。本專利技術者通過在PEO中添加其中一嵌段(PMMA)與PEO相容而另一嵌段(PS)與PEO不相容的嵌段共聚物(PS-b-PMMA)，構建了PEO的環帶球晶，并通過改變混合比例和嵌段比例調控環帶球晶的帶寬和環帶球晶的生長速率，該方面研究將擴展PEO作為光學材料的應用前景，且未見文獻報道。
技術實現思路
本專利技術的一個目的在于提供一種調控聚氧化乙烯環帶球晶形成的方法。本專利技術的另一個目的在于提供一種調控聚氧化乙烯環帶球晶生長速率的方法。本專利技術具體涉及一種利用相容性-不相容性嵌段共聚物調控聚氧化乙烯環帶球晶的形成并調控環帶球晶生長速率的方法。本專利技術的調控聚氧化乙烯環帶球晶形成的方法包括：將PS-b-PMMA嵌段共聚物的溶液與PEO的溶液共混獲得PEO/PS-b-PMMA共混液，通過調整PS-b-PMMA的嵌段比例從0％至100％、共混比例PEO/PS-b-PMMA從100％至50％、結晶溫度從120℃至20℃以1℃/min的速度降溫，調控PEO環帶球晶的形成。一個優選的方案是所述PS-b-PMMA嵌段共聚物的溶液與PEO的溶液是甲苯溶液。在調控聚氧化乙烯環帶球晶形成的方法中，還可包括所述共混液先形成膜樣品，然后以10℃/min速度從室溫加熱到120℃并在該溫度保持6min。本專利技術利用相容性-不相容性嵌段共聚物PS-b-PMMA作為單一添加劑，與聚氧化乙烯形成PEO/PS-b-PMMA體系。隨著PEO/PS-b-PMMA體系中PMMA含量的增加，聚氧化乙烯球晶形態明顯扭曲變形，最終形成類似羽毛狀結構，可形成環帶球晶。而且，隨著PS-b-PMMA嵌段共聚物中PMMA嵌段含量的增大，所形成PEO環帶球晶的環帶間距變窄，環帶相對越明顯、清晰。因此，本專利技術的調控聚氧化乙烯環帶球晶形成的方法還包括調控環帶球晶的帶寬。本專利技術還具體涉及調控環帶球晶生長速率的方法，包括：將PS-b-PMMA嵌段共聚物與PEO的溶液共混獲得PEO/PS-b-PMMA共混液，通過調整PS-b-PMMA的嵌段比例從0％至100％、共混比例PEO/PS-b-PMMA從100％至50％、結晶溫度從120℃至20℃以1℃/min的速度降溫，調控PEO環帶球晶的生長速率從22.40μm/s至0.22μm/s。一個優選的方案是所述PS-b-PMMA嵌段共聚物的溶液與PEO的溶液是甲苯溶液。在調控聚氧化乙烯環帶球晶生長速率的方法中，還可包括所述共混液先形成膜樣品，然后以10℃/min速度從室溫加熱到120℃并在該溫度保持6min。調控環帶球晶生長速率的方法中，PEO環帶球晶的生長速率隨著PMMA嵌段比例的增加而明顯下降，隨著共混比例PEO/PS-b-PMMA的下降而明顯下降。調控球晶生長速率的條件很寬松，幾乎任何共混比例和任何嵌段比的嵌段共聚物都會得到不同生長速率的球晶；但是當PEO在體系中的比例少于50％時，其球晶形態很難辨認，所以球晶生長速率很難準確測得，所以，我們一般采用PEO大于50％的體系。對于(PEO+PS)體系，不同PEO/PS比例，其球晶生長速率不變；對于(PEO+PMMA)和(PEO+PS-b-PMMA)體系，隨著PEO/PMMA或PEO/PS-b-PMMA的比例不同，球晶生長速率均不同。在一個具體實施方案中，本專利技術將聚氧化乙烯溶液和聚氧化乙烯/嵌段共聚物溶液的共混液滴于蓋玻片上，在空氣中放置待溶劑完全揮發后得到聚合物和共混物膜樣品，將膜樣品置于偏光顯微鏡熱臺上，以10℃/min速度加熱到120℃并在該溫度保持6min，然后以1℃/min的速度降溫至20℃結晶，通過調控嵌段共聚物與聚氧化乙烯的比例從100％至50％、嵌段共聚物兩嵌段的比例從0％至100％，來調控聚氧化乙烯球晶的形態和生長速率。本專利技術通過調整聚氧化乙烯與聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯的共混比例和調整聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯中兩嵌段的比例，提供獲得聚氧化乙烯環帶球晶并調控環帶球晶帶寬和環帶球晶生長速率的方法。本專利技術所提供的方法可以調控環帶球晶的形成、環帶球晶帶寬和環帶球晶生長速率，方法簡便易行、條件溫和易控，可獲得具有不同環帶球晶帶寬和生長速率的聚氧化乙烯復合材料，使其作為特殊光學材料的應用成為可能。附圖說明圖1為聚氧化乙烯的結晶形態(1A)和生長速率曲線(1B)。圖2為聚氧化乙烯/聚苯乙烯(PEO/PS＝7/3)的結晶形態(2A)和生長速率曲線(2B)。圖3為聚氧化乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯(PEO/PMMA＝7/3)的結晶形態(3A)和生長速率曲線(3B)。圖4為聚氧化乙烯/聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯(PEO/PS15-b-PMMA85＝8/2)的結晶形態(4A)和生長速率曲線(4B)。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種調控聚氧化乙烯環帶球晶形成的方法，其特征在于：將PS?b?PMMA嵌段共聚物的溶液與PEO的溶液共混獲得PEO/PS?b?PMMA共混液，通過調整PS?b?PMMA的嵌段比例從0％至100％、共混比例PEO/PS?b?PMMA從100％至50％、結晶溫度從120℃至20℃以1℃/min的速度降溫，調控PEO環帶球晶的形成。

【技術特征摘要】
1.一種調控聚氧化乙烯環帶球晶形成的方法，其特征在于：將PS-b-PMMA
嵌段共聚物的溶液與PEO的溶液共混獲得PEO/PS-b-PMMA共混液，通過調
整PS-b-PMMA的嵌段比例從0％至100％、共混比例PEO/PS-b-PMMA從100％
至50％、結晶溫度從120℃至20℃以1℃/min的速度降溫，調控PEO環帶球
晶的形成。
2.如權利要求1所述的調控聚氧化乙烯環帶球晶形成的方法，其中所述溶
液為甲苯溶液。
3.如權利要求1所述的調控聚氧化乙烯環帶球晶形成的方法，其中還包括
所述共混液先形成膜樣品，然后以10℃/min速度從室溫加熱到120℃并在該溫
度保持6min。
4.如權利要求1所述的調控聚氧化乙烯環帶球晶形成的方法，其中所述調
控PEO環帶球晶的形成包括調控環帶球晶的帶寬間距由3微米到15微米，隨著
PS-b-PMMA嵌段共聚物中PMMA嵌段含量的增大，所形成PEO環帶球晶的環帶
間距變窄，環帶越明顯、清晰。
5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓霞，劉洪來，
申請(專利權)人：華東理工大學，
類型：發明
國別省市：上海;31