雙成份聚乙烯-聚乙二醇二嵌段共聚合物
(PE a -b-PEG b /PE c -b-PEG d )混摻之結構與物性之研究
陳建宏（Jean-Hong Chen），林儒政（Ru-Zheng Lin），張世宗（Shi-Zong Zhang）
崑山科技大學高分子材料系 摘要:
本實驗主要利用微差掃描式熱卡計（DSC）、 偏光顯微鏡(POM)、廣角 X 光 繞射儀(WAXD)及國家同步輻射中心(NSRRC) BeamLine BL17B3 動態小角 X 光 散射（SAXS）及動態廣角 X 光散射（WAXS）來研究雙成份聚乙烯-聚乙二醇二 嵌 段 可 結 晶 性 共 聚 合 物 (PE-b-PEG) 在 不 同 重 量 百 分 比 條 件 下 混 掺 PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd 的奈米結構變化及結晶動力學與微相分離形態之探討。
由 DSC 結果得 PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd (0/100)有一明顯且窄的熔融峰，意味 PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd 在等溫條件中可形成較均一的結晶結構。相對的在 C/D 30/70 崁段共聚物熱掃描中獲得一寬且偏向高溫的熔融峰(Tm=43.1℃)，這現象意 味少量之多成份 PE 崁段分子鏈於等溫結晶化條件下先形成分散性之層狀微結 晶。另一方面，在多成分 PE 鏈段的熔融行為中得知 PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd 二 崁段共聚物內之 PE 分子鏈的熔點隨多成分 PEG 分子鏈段的增加而先增後減，相 對的在 C/D 80/20 及純 C 的 PE 熔融焓明顯較 50/50、30/70 及純 D 來的高，這現 象意味 PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd 二崁段共聚物中少量 PEG 分子鏈在等溫結晶化 溫度下多成分 PEG 呈現不規則熔融體特性進而促進多成分 PE 分子鏈之擴散運 動，因此會促進多成份 PE 分子鏈的結晶速率，故在此條件中增加 PE 鏈段之結 晶度及誘導 PE 分子鏈形成更完整且更大之結晶結構。由 WAXD 結果得知，
PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd 混掺薄膜中含少量多成份 PEG 將會促進二嵌段共聚物 中多成份 PE 鏈段的結晶峰強度變強且結晶面的半高寬明顯變窄，這結果與 DSC 相一致。相對的， 二嵌段 PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd 混掺材料中隨多成份 PEG 含 量增加，多成份 PE 鏈段的（110）及（200）結晶峰鈞會往較高的繞射角度偏，
這現象意味可能是因為二嵌段 PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd 混掺體系中分子鏈間作
用力與子鏈間氫原子的立體障礙導致多成份 PE 及多成份 PEG 的結晶晶胞中尺寸 的變化。在 SAXA 實驗的結果中發現在純 D 在 low q 的範圍中有明顯的 1:2:3:4:5···
的多階散射峰，表示純 D 及 30/70 混掺材料中的結構因子為 1-D 的層狀結構；相 對的純 C 在 low q 的範圍中僅有一明顯的 qmax散射峰，這意味純 C 的結構因 PE 含量較多而為不規則的球晶結構。相對的在 PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd 二嵌段共 聚 合 物 中 隨 多 成 份 PE 鏈 段 長 度 的 增 加 往 低 角 度 方 面 偏 移 ， 這 現 象 意 味 PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd 二嵌段共聚合物之 PE 的結晶行為隨嵌段化而明顯增加 其結晶化行為且易於形成較大的結晶厚度。另一方面在動態小角可以看出不同重 量百分比的熱學性質及隨著多成份 PEG 的增加多成分 PE 會形成規則性的 1-D 層狀結構，而在恆溫狀態也可以看出多成份 PEG 所產生的溶劑效應而讓 PE 產生 較規則性的結構，動態廣角主要驗證小角在不同溫度所有的結構型態，也可以看 出再恆溫 70 度時多成份 PE 因為 PEG 溶劑效應所形成的規則排列，而 POM 結 果中得知多成份 PEG 純 D 的結晶型態為極微小的小菱形結構；多成份 PE 純 C 的結晶為細小的球晶結構；但 PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd 二嵌段共聚合物在較高 的結晶化溫度（Tc＞Tm-PEG）將會形成多成份 PE 細小球晶結構並隨之溫度在降
低至 Tm-PEG以下溫度將導致多成份 PEG 在多成份 PE 的細小球晶間隙中形成結
晶；相對的 PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd 二嵌段共聚合物在較低的結晶化溫度（Tc
＜Tm-PEG）將會成多成份 PE 與多成份 PEG 分子鏈段間的結晶速率競爭而形成類
似孔雀羽毛般的羽毛結晶結構。由以上結果得知 PEa-b-PEGb/PEc-b-PEGd 混掺 材料的奈米結構與結晶行為明顯的受到二嵌段共聚合物中相對成分、混掺條件及 結晶化溫度的改變而產生明顯的變化。
關鍵字：二嵌段共聚合物、聚乙烯、聚乙二醇、微相分離
