双结晶性嵌段共聚物的合成及结晶形貌研究

众所周知，嵌段共聚物聚乙二醇一聚L-丙交酯（PEG-LLA）、聚乙二醇一聚ε-己内酯（PEG-PCL）中的两个嵌段都是结晶性的，用它们作为结晶一结晶型嵌段共聚物的代表来研究结晶行为和结晶结构是很有意义的，但由于它们的结晶行为比结晶一非晶型的嵌段共聚物要复杂得多，因而至今相关报道很少。本论文合成了不同分子量的聚乙二醇一聚L-丙交酯两嵌段共聚物并对其结晶行为和形貌进行了详细的表征，具体研究结果如下：（1）DSC结果显示，嵌段共聚物中PLLA晶体和PEG晶体共存，并在升温和降温过程中显示出各自的熔融温度（Tm）和结晶温度（Tc），PEG链段的Tm都低于均聚物PEG的Tm，并且随着PLLA链段分子量的增加而降低。另一方面，均聚物PEGSO00的Tc要高于共聚物中的PEG链段Tc的。此外，嵌段共聚物中PEG链段的Tc都随着PLLA链段长度的增加而降低。（2）结果显示，嵌段共聚物的谱图恰好是两个均聚物PEG和PLLA谱图的叠加。这说明在嵌段共聚物中同时存在两个嵌段PEG链段和PLLA链段的相分 离的结晶微区。（3）在110℃或120℃时，不同分子量的嵌段共聚物PEG-PLLA都可以形成环带结晶形貌。偏光显微镜下的周期性的明暗交替消光与原子力显微镜观察到的表面的周期性的凸凹起伏都是由于PLLA片晶沿着球晶的半径方向作周期性扭曲造成的。（4）AFM观察环带球晶发现，凸起部分（ridge）的PLLA片晶以Edge-on方式堆砌，凹下部分（valley）的PLLA片晶主要是以Flat-on的方式堆砌。可见，AFM图像可以更直观的表现出球晶的结构和形态。好M还观察到了嵌段共聚 物的菱形单晶形貌，并发现在单晶中心伴有明显的螺旋位错结构。（5）在110或120℃时，先结晶的PLLA嵌段的片层为PEG的结晶提供了受限环境。PEG的结晶在微米尺度上虽然不会改变嵌段共聚物单晶的形貌，但会增加了单晶的片层厚度。本论文还合成了不同分子量的聚乙二醇一聚s一己内酷两嵌段共聚物并对其结晶行为和形貌进行了详细的表征，具体研究结果如下：（1）DSC结果显示，在嵌段共聚物中，固定PEG嵌段的长度时，随着PCL嵌段长度的增加，PCL嵌段的结晶温度和融温度变化不大，PEG嵌段的结晶温度和熔融温度变化很大。（2） POM结果显示，在不同的结晶温度下，PEG5000-PCL1000形成的球晶类似PEG均聚物的结晶形貌，PEG5000-PCL9000和PEG5000-PCL26000形成的球晶类似于均聚物PCL的结晶形貌，说明嵌段长度对整个结晶形貌的影响很大。（3）PEG5000-PCL5000显示出一种独特的结晶形貌一同心双球晶结晶形貌。同心双球晶的中心和外部分属于PCL嵌段和PEG嵌段的结晶。在同心双球晶的形成过程中，PEG嵌段从同心双球晶的中心一先结晶的PCL晶体片层开始生长，然后以较快的结晶速率冲破PcL球晶，形成自己独立的结晶微区结构。（4）在25，52℃等温结晶后，PEG5000-PCL5000和PEG5000-PCL9000的好M图片上呈现出一种独特的结晶形貌一纤维状或称羽毛状的结晶形貌，这属于PCL链段的结晶形貌。PEG5000-PCL16000和PEG50OO一PCL260OO由于其较长的PCL嵌段，导致其形貌大体上类似于均聚物PcL8000的树枝状形貌。PEG5000-PCLI000呈现有取向的条带结晶结构，类似于均聚物PEG5000的结晶形貌。（5）在36℃等温结晶后，PEG5000-PCL5000和PEG5000-PCL9000的AFM图片上呈现出的树枝状结构宽厚，肥大，这也许是因为PEG作为溶剂或稀释剂促进了PCL嵌段的结晶，使其晶体尺寸增加。