ISSN 1000-3304CN 11-1857/O6

云母表面低分子量聚氧乙烯单层片晶等温增厚动力学

刘一新 陈尔强

引用本文: 刘一新, 陈尔强. 云母表面低分子量聚氧乙烯单层片晶等温增厚动力学[J]. 高分子学报, 2018, (9): 1212-1220. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.17333 shu
Citation:  Yi-xin Liu and Er-qiang Chen. Thickening Kinetics of Monolayer Crystals of Low Molecular Weight Poly(ethylene oxide) Fractions on Mica Surfaces[J]. Acta Polymerica Sinica, 2018, (9): 1212-1220. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.17333 shu

云母表面低分子量聚氧乙烯单层片晶等温增厚动力学

    通讯作者: 刘一新, E-mail: lyx@fudan.edu.cn
  • 基金项目: 国家自然科学基金(基金号 21004013)资助项目

摘要: 采用附有热台的原子力显微镜(AFM)原位跟踪研究了2种低分子量聚氧乙烯(PEO)样品的单层片晶在云母表面的增厚行为. 实验发现表面平整的一次折叠链片晶在其熔点以下等温退火时,其内部陆续出现增厚区域(增厚粒子). 单个增厚粒子可在厚度和侧向尺寸2个维度同时生长. 其中,增厚粒子的厚度随时间的变化曲线呈S形,并具有显著的温度相关性. 基于在厚度维度满足成核机理的假设,可推导出厚度与时间的对数成正比关系. 据此关系可进一步求得片晶侧表面自由能,结果与文献报道一致,并且对于2种PEO样品的结果也相近,确认了我们提出的机理的合理性. 增厚粒子侧向尺寸随时间线性生长,生长速率与退火温度正相关,推测与片晶中的链滑移有关.

English

    1. [1]

      Cheng S Z D. Phase Transitions in Polymers. The Role of Metastable States. Amsterdam: Elsevier Science, 2008. 78 – 91

    2. [2]

      Keller A, Cheng S Z D. Polymer, 1998, 39: 4461 − 4487 doi: 10.1016/S0032-3861(97)10320-2

    3. [3]

      Fischer E W, Schmidt G F. Angew Chem Int Ed, 1962, 1: 488 − 499 doi: 10.1002/(ISSN)1521-3773

    4. [4]

      Wunderlich B. Macromolecular Physics Vol. 2. New York: Academic Press, 1976. 348 – 425

    5. [5]

      Sanchez I C, Peterlin A, Eby R K, McCrackin, F L. J Appl Phys, 1974, 45: 4216 − 4219 doi: 10.1063/1.1663038

    6. [6]

      Sanchez I C, Colson J P, Eby R K. J Appl Phys, 1973, 44: 4332 − 4339 doi: 10.1063/1.1661961

    7. [7]

      Kovacs A J, Straupe C, Gonthier A. J Polym Sci, Polym Symp, 1977, 59: 31 − 54

    8. [8]

      Kovacs A J, Gonthier A, Straupe C. J Polym Sci, Polym Symp, 1975, 50: 283 − 325

    9. [9]

      Hikosaka M, Amano K, Rastogi S, Keller A. Macromolecules, 1997, 30: 2067 − 2074 doi: 10.1021/ma960746a

    10. [10]

      Reiter G, Sommer J U. Polymer Crystallization: Observations, Concepts and Interpretations. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2003. Vol. 606, 131 – 152

    11. [11]

      Zhai X, Zhang G, Ma Z, Tang X, Wang W. Macromol Chem Phys, 2007, 208: 651 − 657 doi: 10.1002/(ISSN)1521-3935

    12. [12]

      Zhai X M, Wang W, Ma Z P, Wen X J, Yuan F, Tang X F, He B L. Macromolecules, 2005, 38: 1717 − 1722 doi: 10.1021/ma047764+

    13. [13]

      Liu Y X, Li J F, Zhu D S, Chen E Q, Zhang H D. Macromolecules, 2009, 42: 2886 − 2890 doi: 10.1021/ma802806q

    14. [14]

      Wang M, Gao H, Zha L, Chen E Q, Hu W. Macromolecules, 2013, 46: 164 − 171 doi: 10.1021/ma301926p

    15. [15]

      Peterlin A. J Polym Sci, Part B: Polym Phys, 1963, 1: 279 − 284 doi: 10.1002/pol.1963.110010603

    16. [16]

      Peterlin A. Polymer, 1965, 6: 25 − 34 doi: 10.1016/0032-3861(65)90076-5

    17. [17]

      Ichida T, Tsuji M, Murakami S, Kawaguchi A, Katayama K. Colloid Polym Sci, 1985, 263: 293 − 300 doi: 10.1007/BF01412244

    18. [18]

      Takahashi Y Tadokoro H. Macromolecules, 1973, 6: 672 − 675 doi: 10.1021/ma60035a005

    19. [19]

      Turnbull D, Fisher J C. J Chem Phys, 1949, 17: 71 − 73 doi: 10.1063/1.1747055

    20. [20]

      Liu Y X, Zhong L W, Su S Z, Chen E Q. Macromolecules, 2011, 44: 8819 − 8828 doi: 10.1021/ma201885g

    21. [21]

      Buckley C P, Kovacs A J. Colloid Polym Sci, 1976, 254: 695 − 715 doi: 10.1007/BF01643767

    22. [22]

      Point J J, Kovacs A J. Macromolecules, 1980, 13: 399 − 409 doi: 10.1021/ma60074a038

    23. [23]

      Koutsky J A, Walton A G, Baer E. J Appl Phys, 1967, 38: 1832 − 1839 doi: 10.1063/1.1709769

    24. [24]

      Liu Yixin(刘一新). Phase Selection Pathways and Morphological evolution in Polymer Crystallization: An Experimental and Theoretical Study on Low Molecular Weight Poly(ethylene oxide) Fractions(高分子结晶中的路径选择与形态演化: 对低分子量聚氧乙烯的一些实验和理论研究). Doctoral Dissertation of Peking Univeristy(北京大学博士学位论文), 2009

    1. [1]

      夏楠唐雄峰温笑菁张国梁翟雪梅王维 . 一个低分子量聚氧化乙烯从亚稳态的折叠链片晶向稳态的伸直链片晶转化增厚过程的研究. 高分子学报, 2011, (9): 1040-1052. doi: 10.3724/SP.J.1105.2011.10391

    2. [2]

      温笑菁王维 . SAXS研究四臂聚氧化乙烯片晶的增厚. 高分子学报, 2014, (3): 415-422. doi: 10.3724/SP.J.1105.2014.13307

    3. [3]

      张彬 . 原子力显微镜研究高分子超薄膜结晶机理及功能化调控. 高分子学报, 2020, 51(3): 221-238. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19185

    4. [4]

      张子男于逢源张洪斌俞炜 . 流场作用对聚丙烯结晶成核过程和晶体生长过程动力学的影响. 高分子学报, 2015, (4): 396-402. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2015.14314

    5. [5]

      王曦刘朋生姜勇罗艳红高峡李林 . 原子力显微镜原位观察球晶界面上片晶的生长. 高分子学报, 2003, (5): 761-764.

    6. [6]

      薛小芙杨宝泉李红云莫志深 . 尼龙-1010非等温结晶动力学. 高分子学报, 1993, (5): 589-594.

    7. [7]

      罗筱烈张瑞云马德柱 . 阻燃聚丙烯体系结晶动力学研究. 高分子学报, 1990, (1): 18-23.

    8. [8]

      刘枭魏千适柴利国周建军严大东闫寿科李林 . 片晶折叠表面成核机制与结晶温度的相关性研究. 高分子学报, 2013, (5): 654-659. doi: 10.3724/SP.J.1105.2013.12416

    9. [9]

      李思佳张万喜蒋放卢宇源石彤非安立佳 . 高分子薄膜去润湿孔增长动力学. 高分子学报, 2014, (9): 1174-1182. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2014.14095

    10. [10]

      刘仪许晓洲莫松韩刚朱才镇李翠华范琳 . PMDA/ODA型聚酰亚胺薄膜的热氧化降解动力学研究. 高分子学报, 2020, 51(0): 0-0. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20093

    11. [11]

      陈德文徐愉梁振华 . 光导薄膜表面静电荷积累过程的动力学特征. 高分子学报, 1986, (4): 264-269.

    12. [12]

      申长雨周应国陈静波  . 半结晶聚合物注射成型中结晶动力学的数值模拟. 高分子学报, 2008, (8): 771-778. doi: 10.3724/SP.J.1105.2008.00771

    13. [13]

      王玉忠吴大诚郑长义 . 用DSC研究阻燃PET的结晶性和结晶动力学. 高分子学报, 1993, (4): 497-501.

    14. [14]

      . 一种典型半结晶型聚酰亚胺的非等温结晶动力学. 高分子学报, 2011, (11): 1273-1277. doi: 10.3724/SP.J.1105.2011.10319

    15. [15]

      张志英康文华张春玲 . 高聚物的非等温结晶动力学——从不同速率的升温或降温DSC曲线解析结晶动力学参数. 高分子学报, 1992, (4): 500-503.

    16. [16]

      于晓强王静媛李峰秦东奇徐冰汤心颐 . 马来酸酐接枝聚丙烯的等温结晶动力学研究. 高分子学报, 1998, (1): 26-31.

    17. [17]

      张志英张倩蓉 . Avrami结晶动力学方程的加权最小二乘法拟合. 高分子学报, 1996, (5): 513-518.

    18. [18]

      曾汉民何国仁 . 聚苯硫醚及其碳纤维复合材料结晶动力学的研究. 高分子学报, 1983, (1): 12-18.

    19. [19]

      刘向前鲍璇李子臣李福绵 . 聚α-氯甲基-α-甲基-β-丙内酯的非等温结晶动力学. 高分子学报, 1998, (6): 736-739.

    20. [20]

      乔秀颖孙再成赵晓江王献红张宏放莫志深 . 烷基取代聚噻吩的非等温结晶动力学. 高分子学报, 1999, (6): 649-655.

  • Figure 1.  Morphological evolution of HPEO2K IF(1) crystals annealed at 26 ºC (top row) and HPEO3K IF(1) crystals annealed at 44 ºC (bottom row)

    Figure 2.  Section profiles through centers of thickening domains: (a) HPEO2K IF(1) crystals annealed at 26 °C, and (b) HPEO3K IF(1) crystals annealed at 44 °C (H denotes the thickness of the PEO crystal.)

    Figure 3.  Thicknesses of thickening domains (the thickness of IF(1) crystals has been subtracted) as a function of time for (a) HPEO2K and (b) HPEO3K (Each curve has been shifted in vertical direction for an appropriate amount.)

    Figure 4.  Thicknesse of thickening domains as function of the logarithm of time for (a) HPEO2K and (b) HPEO3K

    Figure 5.  b (defined in Eq. (10) ) as a function of the reciprocal of annealing temperature for (a) HPEO2K and (b) HPEO3K

    Figure 6.  Lateral size of a thickening domain (HW) as a function of time (t) for HPEO2K IF(1) crystals annealed at 26 ºC

    Figure 7.  (a) Lateral size at second stage of thickening process as a function of time at various annealing temperatures and (b) growth rate of lateral size as a function of annealing temperature for HPEO3K

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  • 通讯作者:  刘一新, 2754093878@qq.com
  • 收稿日期:  2017-12-18
  • 修稿日期:  2018-01-16
  • 网络出版日期:  2018-03-01
  • 刊出日期:  2018-09-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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