聚酯聚合物在纳米管模板中的受限结晶及熔融行为研究

Structure and morphologies of polymer in the confined nanotubes attracts the interests of many researchers. To investigate the crystallization and melting behaviours of polymer's chains in the nanotubes, the polyester,for example, PLA, PHC, PBA and so on, would be chosen. And the effect of the different materials and nano-template with different diameters on the crystallization and melting behaviours would be studied in detail.The melting behaviour, crystal orientation, phase transition behavious and crytalline morphologies of the confined polyesters are revealved DSC, XRD and TEM. In addition, molecular vibration spectra of the confined polyesters in the melting and crystallization process are researched in situ by polarized FT-IR, and which would revealed the dynamic transition of conformation and spatial arrangement of molecular chains. Therfore, the mechanism of the confined molecular chains in the two-dimensional space would be deduced, and which will provided a reliable foundation for using the confined template to controlling the state of aggregation of crystalline polymer.

聚合物在纳米管二维受限空间中的结构及形态逐渐引起人们更多的重视。为揭示聚合物分子链在纳米管内结晶及熔融行为，本项目拟选择脂肪族聚酯（如聚乳酸，聚羟基丙酸酯，聚己二酸丁二醇酯等），开展其在不同材料和管直径的纳米管模板内的结晶及熔融行为研究。利用DSC、XRD、TEM等分析技术对具有不同物理特性的聚酯在不同材料纳米管内的熔融，结晶取向，相转变温度及结晶形态结构等行为进行表征。利用红外光谱，结合偏振光谱等手段原位跟踪聚合物在纳米管内熔融和凝聚过程中的分子链构象与取向变化。根据不同特征谱带随温度、时间的变化特征，揭示纳米管直径及管壁与聚酯聚合物相互作用等对链构象及空间排列的动态分子演变过程的影响，深入了解分子链在自身特征及外界因素共同作用下的响应行为，分子水平解释聚合物分子链在二维受限空间中一些基本物理问题，为利用受限空间调控结晶高分子材料聚集态结构提供可靠实验依据。

聚合物在纳米管二维受限空间中的结构及形态逐渐引起人们更多的重视。为揭示聚合物分子链在纳米管内熔融及结晶行为，本项目选择了几种典型的聚酯聚合物，开展了其在纳米管模板内的熔融及结晶行为研究。利用DSC、XRD、TEM等分析技术对聚合物在纳米管内的熔融，结晶取向，相转变等结晶行为与形态结构进行表征。研究表明1，模板的界面性质，纳米通道的尺寸均能显著影响聚合物的成核，晶体取向，相转变及熔融行为。2，热力学不稳定的晶相加热过程中向热力学稳定相转变的行为在模板内受到抑制，抑制作用随孔径的减少而增强。3，不同聚合物的结晶能力对孔径表现出不同的依赖性。聚羟基丁酸酯在尺寸小于100纳米时便不再结晶，这是由于界面和尺寸效应共同作用的结果。4，模板中大量的聚合物分子链处于非晶的状态，当解除模板受限后，在自由界面的作用下，非晶的分子链表现出特殊的结晶行为。通过系列的研究结果，揭示了纳米管直径及管壁与聚合物相互作用对链构象及空间排列的影响及其对结晶和熔融行为的影响，深入了解了分子链在本征因素及外界因素共同作用下的响应行为，分子水平解释了聚合物分子链在二维受限空间中一些基本物理问题，为利用受限空间调控结晶高分子材料聚集态结构提供了可靠实验依据。