原位同步辐射宽小角研究聚乙烯醇在硼酸和碘混合溶液中，拉伸诱导二色性物质生成的演化规律
近日，我实验室博士生叶克等在李良彬研究员和王道亮副研究员的指导下在Polymer上发表题为Stretch-induced structural evolution of dichromatic substance with poly (vinyl alcohol) at different concentrations of boric acid: An in-situ synchrotron radiation small- and wide-angle X-ray scattering study的专题文章。
本研究利用团队自研的水溶液拉伸装置，通过设计窄的吸收光程，首次在线原位研究了PVA在不同碘和硼酸溶液中，拉伸诱导二色性物质生成和演化的规律。利用同步辐射宽、小角(SAXS和WAXD)以及拉伸力学曲线，我们将这一拉伸过程分为三个阶段。通过分析宽、小角数据，我们认识到，在第一阶段，高碘和硼酸浓度下直接生成的PVA-I3-晶体与PVA晶体相比，在拉伸作用下更容易被破坏从而导致了明显的结晶度下降现象。而在第二个阶段，被拉伸破坏的PVA晶体，保持着良好的取向结构，能够与碘生成聚碘离子，这一阶段的后期，无定型部分得到拉伸也获得了较高的取向，通过拉伸诱导的熵减而与聚碘离子发生络合。在这一阶段，我们也发现，PVA与碘的络合物，是转化成PVA-I3-晶体的前驱体，也就是说PVA-I3-晶体经历了破坏初始晶体-重新构成新的晶体的过程。最后，硼酸对于整体二色性物质的形成起到了促进的作用，但由于其交联限制了链的运动能力而抑制了二色性物质的增长。本研究借鉴实际生产中的碘染和交联步骤，模拟其生产条件，研究高碘和硼酸浓度条件下二色性物质的演化规律，了解了PVA-I3-晶体的形成和增长的原理，为制备高耐候性、高光学特性的偏光片提供了新的制备思路。
以上研究工作得到国家自然科学基金(51890872, 51633009)，安徽省高校协同创新项目(GXXT-2019-001)和安徽省重大科技专项(BJ2310000034)的资助。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0032386120311228