聚苯乙烯-聚（左旋-乳酸）嵌段共聚物薄膜的相分离与结晶

本论文以对称的半结晶型的聚苯乙烯-聚（左旋-乳酸）（PS-b-PLLA）嵌段共聚物薄膜为研究对象，通过在不同厚度的膜中的时间相关的相行为的演变，来研究不同界面对嵌段共聚物薄膜熔融状态的相结构的影响，并以此相结构为模版来研究软硬受限下结晶对相分离的影响。 首先，我们研究了在不同厚度膜中的熔融状态的相结构。通过调控膜的厚度及退火时间，实现片层方向的转变。随着膜厚的增加，由于选择性的聚合物/基板界面及中性的聚合物/空气界面的作用下，达到平衡态后片层方向由平行向垂直转变。当膜厚大于一个周期时，同一膜厚下，随着退火时间的增加，片层方向由平行向垂直转变。片层方向在由平行向垂直的转变时，形成平行与垂直共存的混合结构。 在熔融状态下得到结晶的PLLA在表面对称润湿的平行片层，以这种结构为模版，研究了系留在PS基板上的PLLA单层的结晶，以及结晶对相分离结构的影响。从有序的熔融状态结晶后，形成了上下非晶中间结晶的“三明治”结构，结晶结构为α晶型正交晶系，结晶分子链垂直于界面。当Tc ≤ Tg,PS, 时，由于分子链的活动性较差，而且 PS与PLLA具有相近的表面能，结晶诱导了垂直片层的形成。当Tc > Tg,PS, 由于分子链的活动性较强，没有形成垂直片层。 以中性的聚合物/空气界面作用下形成的垂直片层为模版，研究了软硬受限条件下结晶对垂直片层结构演变的影响。硬受限下，结晶没有破坏相分离结构，在微相分离的垂直片层中受限结晶，结晶后片层周期增加。软受限下，非晶的PS分子链的活动性较强，结晶破坏了原有的相分离结构，生成棒状结晶。由于受限，结晶结构较为特殊属于单斜晶系。 以平行与垂直片层共存的混合结构为模版，研究了结晶对此结构的影响，发现平行与垂直片层分别结晶形成不同的结晶形貌，两种结晶在形成的过程中相互影响。