[发明专利]调控聚氧乙烯环带球晶形成和球晶生长速率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氧化乙烯材料，具体涉及一种调控聚氧化乙烯形成环带球晶的方法和调控环带球晶生长速率的方法。

背景技术

聚氧化乙烯是一种结晶性、热塑性的水溶性聚合物，广泛应用于生物医药和工业等领域。由于其良好的生物相容性，在医学、生物化工等方面具有巨大潜力；然而，聚氧化乙烯材料的脆性及成膜性限制了其广泛的应用。两种或两种以上的聚合物进行共混的方法常用来制备在某些性能上有所改进的或具有独特性能的聚合物材料，并且至少一个组分为结晶聚合物的两种或两种以上的聚合物的混合物在商业材料中正在日益增多。近年来，研究者们关注得更多的体系主要还是晶态-非晶态共混体系。因此，研究该类体系结晶结构以及结晶行为的变化具有重要意义。

对于聚氧乙烯(PEO)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合体系(B.C.Okerberg,H.Marand.J Mater Sci 2007,42:4521–4529.W.B.Liau,C.F.Chang.Journal of Applied Polymer Science,2000,76:1627–1636.M.Wang,H.-G.Braun,E.Meyer.Polymer 2003,44:5015–5021.)的研究发现，通过改变混合组分比例和结晶温度可获得树枝状、密集分枝状、针状、堆叠针状等多种形貌；随着PMMA含量的增加，PEO结晶生长速率减慢；共混比相同时，共混物的甲苯溶液的结晶速率比氯仿溶液的要高；PEO树枝状结晶的长度和浓密程度会随着PMMA含量的改变而改变。然而，迄今为止，还未见有利用嵌段共聚物调控PEO环带球晶形成和球晶生长速率的报道。

本发明者通过在PEO中添加其中一嵌段(PMMA)与PEO相容而另一嵌段(PS)与PEO不相容的嵌段共聚物(PS-b-PMMA)，构建了PEO的环带球晶，并通过改变混合比例和嵌段比例调控环带球晶的带宽和环带球晶的生长速率，该方面研究将扩展PEO作为光学材料的应用前景，且未见文献报道。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种调控聚氧化乙烯环带球晶形成的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种调控聚氧化乙烯环带球晶生长速率的方法。

本发明具体涉及一种利用相容性-不相容性嵌段共聚物调控聚氧化乙烯环带球晶的形成并调控环带球晶生长速率的方法。

本发明的调控聚氧化乙烯环带球晶形成的方法包括：将PS-b-PMMA嵌段共聚物的溶液与PEO的溶液共混获得PEO/PS-b-PMMA共混液，通过调整PS-b-PMMA的嵌段比例从0％至100％、共混比例PEO/PS-b-PMMA从100％至50％、结晶温度从120℃至20℃以1℃/min的速度降温，调控PEO环带球晶的形成。

一个优选的方案是所述PS-b-PMMA嵌段共聚物的溶液与PEO的溶液是甲苯溶液。

在调控聚氧化乙烯环带球晶形成的方法中，还可包括所述共混液先形成膜样品，然后以10℃/min速度从室温加热到120℃并在该温度保持6min。

本发明利用相容性-不相容性嵌段共聚物PS-b-PMMA作为单一添加剂，与聚氧化乙烯形成PEO/PS-b-PMMA体系。随着PEO/PS-b-PMMA体系中PMMA含量的增加，聚氧化乙烯球晶形态明显扭曲变形，最终形成类似羽毛状结构，可形成环带球晶。

而且，随着PS-b-PMMA嵌段共聚物中PMMA嵌段含量的增大，所形成PEO环带球晶的环带间距变窄，环带相对越明显、清晰。因此，本发明的调控聚氧化乙烯环带球晶形成的方法还包括调控环带球晶的带宽。

本发明还具体涉及调控环带球晶生长速率的方法，包括：将PS-b-PMMA嵌段共聚物与PEO的溶液共混获得PEO/PS-b-PMMA共混液，通过调整PS-b-PMMA的嵌段比例从0％至100％、共混比例PEO/PS-b-PMMA从100％至50％、结晶温度从120℃至20℃以1℃/min的速度降温，调控PEO环带球晶的生长速率从22.40μm/s至0.22μm/s。

一个优选的方案是所述PS-b-PMMA嵌段共聚物的溶液与PEO的溶液是甲苯溶液。

在调控聚氧化乙烯环带球晶生长速率的方法中，还可包括所述共混液先形成膜样品，然后以10℃/min速度从室温加热到120℃并在该温度保持6min。

调控环带球晶生长速率的方法中，PEO环带球晶的生长速率随着PMMA嵌段比例的增加而明显下降，随着共混比例PEO/PS-b-PMMA的下降而明显下降。