聚乙烯单晶表观力学性质的单分子力谱研究

【作者】 吕秀娟； 张文科；

【机构】 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室；

【摘要】 聚乙烯作为半结晶性高分子材料,因为具有优异的机械性能所以在工业生产和生活中都占有重要地位。聚乙烯的结晶结构对其机械性能起着关键作用,而理解分子链间及分子链内相互作用与其力学性质间的关系对将来调控和设计高机械性能材料至关重要,因此研究聚乙烯单晶的纳米力学性质具有十分重要的意义。利用基于原子力显微镜(AFM)的单分子力谱技术(SMFS)可以实现直接在单分子水平研究聚乙烯单晶中分子链熔融过程中的表观力学稳定性。利用自晶种发法通过改变结晶温度制备了四种不同厚度的聚乙烯单晶。结果表明,聚乙烯分子从晶体中熔融解链的典型力谱信号为等间距的包含多个小锯齿的多峰。随着聚乙烯单晶厚度增大,断裂力值显著提高,峰间距也明显增大而且接近晶体厚度的二倍。对小的锯齿峰间距分析发现其间距约0.27 nm,该结果与受控分子动力学模拟(SMD)得到的0.26nm相吻合,对应着平面锯齿形构象的PE主链相邻碳原子之间的距离。更多还原