典型高分子材料的固体核磁共振研究

【摘要】： 本论文通过固体核磁共振(NMR)谱及动力学参量的测量,并结合X-射线衍射技术和DSC测量等研究了两种典型高分子材料的相结构、链的运动以及相与相之间的关系。 乙烯-醋酸乙烯共聚物( EVA)是最主要的乙烯共聚物之一。研究发现,EVA的相组成非常复杂,共有五个不同的组分。除了PE中所观察到的常规单斜晶相和刚性的正交晶相外,我们发现还存在第三个晶相分量-运动性较强的晶相(SOCP,可能是转动相)。它不仅拥有自己的熔点,而且它的化学位移和分子运动性不同于刚性正交晶相(LOCP)。另一方面,非晶相也由两种不同的分量组成:运动受限的各相异性的非晶界面相和高度可动的橡胶型的非晶相。我们进一步详细研究了EVA中的晶区链动力学和非晶区的低温冻结行为。实验发现,在正交晶相中,高分子链以180o flip-flop方式运动,同时伴随沿链方向的平移型跳跃运动,并引起正交晶相和非晶相之间的长程链扩散,通过NOE的测量证实了这种相间链扩散的存在,并进一步通过实验证实这种相间链扩散是一种受限扩散而不是自由扩散。同时非晶相的两个组分具有不同的低温冻结行为:当温度低于β-弛豫转变温度时,橡胶型的非晶相中的长程分子运动被冻结,但仍存在分子的局域运动;而界面非晶在低温时冻结成一种有序取向结构,并用质子自旋扩散实验证实该有序结构与正交晶相相邻近。 少量纳米级片层状粘土分散在聚合物中就可赋予材料许多优异的性能,我们用固体NMR技术对EVA/REC复合材料的结构和其中粘土的分散性质进行研究,发现上述复合材料中所形成的晶体类型不仅依赖于各组分的性质还依赖于所形成的复合材料的类型。