模板表面对间规聚苯乙烯在纳米模板中结晶取向的影响.pdf

《模板表面对间规聚苯乙烯在纳米模板中结晶取向的影响.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第29卷第12期应用化学VoI．29Iss．122012年12月CHINESEJouRNALOFAPPLIEDCHEMISTRYDec．2012模板表面对间规聚苯乙烯在纳米模板中结晶取向的影响李萌吴慧黄燕苏朝晖(中国科学院长春应用化学研究所，高分子物理与化学国家重点实验室长春130022)摘要以偏振显微红外光谱方法研究间规聚苯乙烯(sPS)在阳极氧化铝(AAO)模板孔洞内的结晶取向行为。以正己基三甲氧基硅烷修饰AAO模板孔洞表面，使其烷基化，探索表面性质对不同尺寸孔洞内sPS结晶取向的影响。结果表明，sPS在255oC温度下结晶，而且随孔洞尺寸的减小，纳米孔洞内sPS分子链的垂直取向

2、程度均降低，并且相同孔径尺寸下在表面烷基化的孔洞内sPS晶区分子链的垂直取向程度更低。这些现象可归因于分子链与孔壁间相互作用的不同导致孔壁表面对晶核取向的诱导。关键词纳米孔洞，表面性质，结晶，取向中图分类号：0631．1文献标识码：A文章编号：1000-0518(2012)12—1406-06DOI：10．3724／SP．J．1095．2012．20449近年来，纳米结构(如纳米棒、纳米管和纳米线等)由于在微电子、机械、光学和生物医药等领域的应用前景引起了人们的兴趣。在这些纳米结构中分子的排列方式决定其力学性能、电传输性能、热传导性能以及光学性能等，而对于半晶性聚合物而言，晶区的结构

3、对其物理性质有重要影响，因此研究聚合物分子在纳米结构中结晶的取向行为尤为重要。纳米圆柱已经成为研究聚合物受限结晶的经典例子。，其中多孔阳极氧化铝(AAO)模板拥有刚性、尺寸单分散、具有良好热稳定性的柱状孑L洞，孔洞内聚合物分子链的两端均可自由运动，是研究聚合物在受限环境下结晶取向行为的理想模板，并被广泛使用]。研究表明，高分子链在受限空间内的结晶取向与其成核方式、成核能力和结晶过程密切相关，。。在异相成核主导的晶体生长过程中，只有生长方向和AAO模板管壁平行的晶体才能长大结晶，而生长方向与AAO模板管壁垂直的其生长过程很快被抑制，导致大部分晶体中分子链和AAO模板垂直取向。例如，在A

4、AO模板中聚偏氟乙烯(PVDF)结晶时，与其相连的本体膜中的球晶在膜与孔洞界面处呈放射状生长，只有其最快增长方向与孔洞方向一致的片晶才能顺利进入纳米棒并继续长大，因此产生高度取向的晶体，”J。而在较大过冷度下，由于均相成核，纳米孔洞中与本体内同时产生大量无规取向的晶体，高分子链并没有明显的取向。近期计算机模拟高分子链在二维受限空间下的取向结果表明，高温下，当高分子与受限管壁问存在较为中性的排斥相互作用时，高分子链的取向倾向于平行排列。在我们前期的研究中发现，除了结晶温度外，AAO模板的孔径与管壁表面能对高分子的结晶成核方式、成核能力和结晶过程有重大影响，。墙J，但这些因素如何影响高分

5、子链在孔洞内的取向行为尚不清楚。因此，本文用烷基修饰AAO模板表面，并用显微FTIR的偏振模式研究间规聚苯乙烯(sPS)在孔洞内结晶后分子链的取向，探索了表面性质及AAO模板的孔径对受限结晶的sPS分子链取向行为的影响。1实验部分1．1仪器和试剂Model200型液滴形状分析仪(美国Ram一Hart公司)；ESCALAB250型x射线光电子能谱仪(英国2012．10_07收稿，2012—10-15修回国家自然科学基金资助项目(20774097)通讯联系人：苏朝晖，研究员；Tel：0431—85262854；Fax：0431—85262126；E-mail：zhsu@eiac．jl_c

6、n；研究方向：高分子表面与界面，高分子谱学第12期李萌等：模板表面对间规聚苯乙烯在纳米模板中结晶取向的影响ThermoVG公司)；FELXL30ESEM型场发射扫描电子显微镜(荷兰Philips公司)；配有Hyperion3000显微镜的IFS66V／S型红外光谱仪(德国Bruker公司)；200型线偏振器(英国Specac公司)。200nmAAO模板(英国Whatman公司)，80和32nmAAO模板(自制)；正己基三甲氧基硅烷(美国Gelest公司)；问规聚苯乙烯(sPS，美国Dow公司)，约为260000；Milli—Q超纯水(电导率18．2MD·cm)；甲苯、四氢呋喃、四氯化

7、碳、乙醇和氢氧化钠均为分析纯试剂。、1．2AAO模板的修饰将AAO模板分别置于四氢呋喃和四氯化碳中超声2min，干燥后转移到自制反应器内，在反应器底部注入少量的正己基三甲氧基硅烷，N气保护下在120oc使硅烷蒸气与模板表面的铝羟基反应72h19]，得到表面烷基化的AAO模板。而后，依次在甲苯、乙醇、(水)：V(乙醇)=1：1的混合液和水中各超声2min，除去模板表面物理吸附的硅烷。1．3sPS纳米棒的制备将上述修饰过的模板与未修饰模板置于sPS热压膜上，在