[发明专利]一种聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃化转变温度的测定方法，具体涉及一种聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法。

背景技术

聚合物的玻璃化转变温度是塑料使用温度的上限，也是橡胶使用温度的下限，其重要性不言而喻。聚合物薄膜的玻璃化转变温度与本体的玻璃化转变温度并不一致，并且与膜的厚度有很强的依赖性。而随着现代工业的发展，特别是纳米刻蚀、微电子工业、涂覆、粘接和纳米器件的发展，聚合物薄膜获得了越来越多的应用。因此对聚合物薄膜玻璃化转变的研究就显得很迫切和必要，因为玻璃化转变温度是与聚合物的力学性能密切相关的物理参数，对聚合物薄膜的使用环境和氛围具有决定性的作用。

对于应用最多的聚合物支持膜而言，当聚合物薄膜与基底的相互作用较强时，其玻璃化转变温度高于本体；相互作用较弱时，玻璃化转变温度低于本体。由于聚合物薄膜特有的形态、厚度和样品量少的特点，传统的测量聚合物玻璃化转变的方法，如DSC、比体积等均不能有效用于聚合物薄膜(特别是当薄膜厚度为几个纳米时)玻璃化转变温度的测量。因此需要一种应用于聚合物薄膜玻璃化转变温度的测量方法，弥补了传统方法的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚合物薄膜玻璃化转变温度的测定方法，该方法具有较高的灵敏度。

本发明提供的聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法，包括如下步骤：

1)将荧光探针分子惨杂于所述聚合物薄膜中得到聚合物薄膜样品并进行加热；

2)将连续激光照射于所述样品上，得到所述荧光探针分子发射的荧光；

3)将所述荧光进行散焦成像得到所述荧光探针分子的连续的散焦图像；记录所述散焦图像随所述加热的温度的变化情况；所述散焦图像从开始变化到全部变化对应的温度区间的中心温度即为所述聚合物薄膜的玻璃化转变温度。

所述测定方法中，因为聚合物薄膜中掺杂的荧光探针分子的转动运动是与聚合物薄膜的玻璃化转变过程中的链段运动耦合在一起的，所以荧光探针分子由冻结到转动的转变过程就对应于聚合物薄膜玻璃化转变过程中链段由冻结到运动的过程。

上述测定方法中，步骤2)中所述激光是由激光器产生的；所述激光器可为固体激光器。

上述测定方法中，步骤2)中所述激光经过光学系统照射于所述样品上；所述光学系统包括起偏装置、波片、反射镜、滤光片和光学显微镜的物镜。

上述测定方法中，步骤3)中所述荧光经过滤光片后进行散焦成像。

上述测定方法中，所述滤光片的中心波长为所述激光器的的波长。

上述测定方法中，步骤3)中所述荧光在电荷耦合器件上进行散焦成像；所述电荷耦合器件可为照相机，所述照相机的增益倍数为150-255，如255。

上述测定方法中，所述聚合物薄膜的厚度可小于100nm，如14.2nm。

上述测定方法中，所述聚合物薄膜的用量小于1μg，如20mg；所述荧光探针分子的掺杂量与所述聚合物薄膜的质量比值可小于10^-6，如7.85×10^-7。

上述测定方法中，所述聚合物薄膜可为聚乙酸乙烯酯薄膜；所述聚乙酸乙烯酯薄膜的数均分子量可为1000g/mol以上，如100000g/mol。

上述测定方法中，所述荧光探针分子可为Alexa532，其最大吸收波长为532nm，其结构如式(I)所示：

由于聚合物薄膜中掺杂的荧光探针分子的转动运动是与聚合物薄膜的玻璃化转变过程中的链段运动耦合在一起的，所以荧光探针分子由冻结到转动的转变过程就对应于聚合物薄膜玻璃化转变过程中链段由冻结到运动的过程，因此可以把荧光分子掺杂在聚合物薄膜体系中来测量其玻璃化转变温度，即荧光分子开始转动的温度。

本发明的测定方法，运用单分子荧光散焦成像技术，其具有单分子级别的灵敏度，在荧光分子掺杂浓度极稀(小于10^-6)的情况下仍能得到清晰的图像和信息，具有较高的信噪比和灵敏度，特别适合于聚合物薄膜样品的研究和测量，测量样品的厚度可小于100nm。

附图说明

图1为本发明的实验装置示意图。

图2为Alexa532的散焦图像。

图3为Alexa532分子的转动分数与温度的关系。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、聚乙酸乙烯酯薄膜的玻璃化转变温度的测定

1、聚乙酸乙烯酯薄膜的制备