我室李良彬研究员和博士研究生卢杰等利用差示扫描量热法(DSC)、显微-傅利叶红外光谱法(FTIR)、偏光显微镜(POM)和流变测试用来研究α、β和混合α/β相反式-1,4-聚异戊二烯样品的记忆效应。相关研究工作发表于近期的Macromolecular Chemistry and Physics (2017, 218, no. 20)期刊上。
反式-1,4-聚异戊二烯是合成橡胶重要的原料,有着重要的工业应用和科学研究价值。同时,反式-1,4-聚异戊二烯的热力学稳定相和亚稳相晶体的样品,可以通过控制结晶的温度简单获得是合适的研究体系。
在本次研究中,使用了DSC、偏光显微镜和显微-傅利叶红外光谱法等多种手段研究了热力学亚稳β相反式-1,4-聚异戊二烯的记忆效应,并且以反式-1,4-聚异戊二烯的热力学稳定α相作为参照。不同于热力学稳定α相,亚稳β相拥有一个更高的记忆温度。除此之外,β相反式-1,4-聚异戊二烯的记忆熔体增大了成核密度以及加快了新形成球晶的生长速率。这些记忆效应的差异性可能源于晶体和自由熔体构象熵的差距。除了对于科学研究的重要性,该发现还可以用来控制加工过程中
同晶型的空间位置,对于工业制造业有着极其重要的应用价值。
以上研究工作得到国家自然科学基金(51325301, 51227801, 51633009, 和51303166)的资助。
混合α/β反式-1,4-聚异戊二烯薄膜(a)-(d)从25℃至100℃升温过程及(e)-(f)在40℃等温结晶不同时间的偏光照片。其中,样品在100℃熔融1分钟。(g)图(c)和图(e)的组合偏光照片。(h)在线显微傅里叶红外光谱仪测得的882 cm-1(α晶)和877 cm-1(β晶)处红外吸收峰峰强随温度的变化,测量区域如图(b)中两个红色方块所示。