膜厚與矽氧烷寡聚物對聚乳酸分子低維度晶相成長之影響

  • 黃 皇翔

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

此研究主要是在不同晶相成長溫度,探討膜厚改變以及添加成核劑,對於高分子低維度晶相成長之影響。所研究的系統分別為膜厚13 nm和27 nm的聚左乳酸分子Poly-(L-lactic acid) (PLLA)薄膜,以及利用矽氧烷寡聚物OctaIsobutyl polyhedral oligomeric silsesquioxanes (IPOSS)作為成核劑,與聚左乳酸分子(PLLA)混摻比製作成膜厚13 nm之薄膜。13 nm薄膜厚度,約相當於單層的板晶厚度,因此有利於觀察低維度的結晶成長。另外也就探討四氫?喃Tetrahydrofuran (THF)溶劑蒸氣對於聚左乳酸分子(PLLA)晶相成長以及再結晶行為之影響。 透過電子顯微鏡的觀察,發現膜厚增加對於聚左乳酸分子(PLLA)晶相成長行為有顯著的影響,不止晶相成長速度大幅提升,結晶形態也發生變化。原本在低溫(80 °C)晶相成長所生成的edge-on板晶,具有朝順時針彎曲的趨勢存在,形成S形曲線(S-curve)。但當膜厚增加(27 nm)時,edge-on板晶分支在結晶初期就出現,且與膜薄時不同,板晶分支是從同ㄧ個點向外,順時針與逆時針彎曲同時發生的對稱成長。 此外,透過矽氧烷寡聚物(IPOSS)的混摻,也可改變聚左乳酸分子(PLLA)的晶相成長行為。利用偏光顯微鏡做in-situ觀察發現,混摻IPOSS的聚左乳酸(PLLA)薄膜,在等速降溫的過程中,結晶成長開始發生的溫度明顯提高。但當混摻薄膜厚度降至13 nm時,透過電子顯微鏡的觀察指出,薄膜內的結晶成長速率大幅下降。且在低溫(80 °C)結晶成長時,edge-on板晶分支(lamellar branching)現象也較不容易產生。而在高溫(120 °C)結晶成長所生成的flat-on板晶,在混摻過後也變得粗大且不規則,連原本不易生成的edge-on板晶也伴隨著大量出現。因此可知,當薄膜厚度減少,矽氧烷寡聚物(IPOSS)於聚左乳酸分子(PLLA)中雖然可以扮演成核劑的角色,增加edge-on板晶的成長,但在另一方面,卻抑制了分子鏈段的擴散與晶相的成長速率。 除上述透過膜厚及混摻成核劑,來改變聚左乳酸分子(PLLA)低維度的晶相成長外,也嘗試利用溶劑蒸氣來誘發薄膜晶相成長及再結晶。將未經持溫的13 nm聚左乳酸分子(PLLA)薄膜,直接置放於四氫?喃(THF)溶劑蒸氣中。由電子顯微鏡觀察可發現,溶劑蒸氣可以很快的誘發晶相成長,原本在不同晶相成長溫度所形成的flat-on板晶和edge-on板晶可以同時在室溫成長。且所生成edge-on板晶朝逆時針彎曲成長,與直接在晶相成長溫度持溫形成的結晶剛好相反。另外也分別將已經在高溫及低溫晶相成長溫度結晶完的薄膜,置於四氫?喃 (THF)溶劑蒸氣中數小時,發現隨著置放的時間增加,原本的結晶會先溶解,然後發生再結晶的現象。
Date of Award2014 Sep 4
Original languageChinese
SupervisorJr-Jeng Ruan (Supervisor)

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膜厚與矽氧烷寡聚物對聚乳酸分子低維度晶相成長之影響
皇翔, 黃. (Author). 2014 Sep 4

Student thesis: Master's Thesis