高分子在化学和物理受限环境中结晶行为的研究

高分子的受限结晶是高分子科学中的一个重要研究方向。本论文以受限高分子为研究对象，系统地研究了高分子在化学交联点间的受限（一维）和超薄膜中的物理空间受限（二维）条件下的结晶熔融行为。 以聚乙二醇的交联网络为研究对象，研究了不同分子量的聚乙二醇在化学交联网络中的结晶熔融行为。结果表明，在聚乙二醇链结构中交联点的存在使聚合物的熔点和结晶度降低。当交联点间的分子量减小到1000时，高分子不能结晶。结果表明在交联网络受限下的结晶所需交联点间的最低分子量应介于1000-1500，低于此分子量高分子不能结晶。 以聚卜己内酷为研究对象，系统地研究了聚ε-已内酯在物理受限空间，即在薄膜、超薄膜中的结晶与熔融行为。结果表明，聚卜己内醋的结晶形态与薄膜的厚度有关。当薄膜的厚度大2Rg（Rg为均方回转半径）时，高分子结晶形态呈现球晶；当厚度介于Rg-2Rg之间时，高分子结晶生成枝蔓或树枝状结构，当厚度小于Rg时，其结晶形态为分形结构。熔融过程并不能完全破坏其形态。这些都可归因于表面效应、基底效应和薄膜受限效应之间的复杂的相互作用。此外，本文还讨论了结晶温度、基底、分子量等对高分子结晶形态的影响。最后对树枝晶的生长进行了原位跟踪。结果表明，高分子在薄膜中的结晶是一个扩散控制的动力学过程，同时也是一种远离平衡态的形态生成过程。