以小角X-ray散射探討高分子液相於溶液中的分佈

Abstract

本研究希望藉由小角度X光散射於奈米尺度下的解析特性，觀察不相容的共軛半導體高分子P3HT與絕緣高分子PMMA是否於甲苯溶液中形成各自的液相，以及可能的液相分佈情形。並進一步探討，添加的奈米碳管是否會於溶液中選擇性的分佈於特定液相中。 從不同濃度下分別討論P3HT與PMMA溶解於甲苯溶液內的情形。PMMA分子於溶液中的鏈團形狀不受溶液濃度而改變，然而橢盤狀鏈團的平均迴轉半徑(Rg)會隨濃度提升而下降。而當P3HT溶於甲苯溶劑時，由於P3HT與甲苯溶劑親和性較差，鏈團於溶劑中的形狀會隨濃度而變化。隨著溶液濃度的提高，P3HT扁盤狀鏈團逐漸趨向橢圓柱狀並進一步轉變為較長的柱狀鏈團，鏈團的尺寸亦隨濃度變化有不同的大小。 接著以純P3HT與PMMA液相之散射強度為依據，理論計算含有不同體積分率的P3HT與PMMA液相之混摻溶液的散射強度。與實驗獲得之混摻溶液的散射曲線相比後發現，理論計算曲線與實驗曲線於全q值區間Power law散射曲線的斜率變化皆相同。表示混摻溶液內分子鏈團的形狀與大小皆不受混摻比例的影響。可推論，P3HT與PMMA形成各自的液相分佈於溶液中，分子鏈團並不互相影響。 另一方面，兩相溶液中PMMA成份體積分率的減少，會使得散射曲線計算之K值逐漸下降。在兩相散射密度不變的前提下，意味著兩相界面面積會隨PMMA體積分率而改變。進一步藉由薄膜形態的觀察，確認隨著PMMA體積分率下降，PMMA的團狀區域尺寸減小，造成界面面積減小，和小角度散射觀察結果相符。 在P3HT/PMMA混摻溶液加入奈米碳管的系統內，添加的奈米碳管會選擇性的分佈於共軛高分子的液相之中，此點可由散射起始強度數值與P3HT液相體積分率的關係得知。然而，共軛高分子液相的體積分率，將影響懸浮於溶液中奈米碳管的含量，進而導致整體液相的散射強度隨著P3HT液相體積的增加而增加。 關鍵詞： 小角度X光散射 聚甲基丙烯酸甲酯 聚已基?吩 相分離

Date of Award	2017 Feb 16
Original language	Chinese
Supervisor	Jr-Jeng Ruan (Supervisor)