利用TDGL方法模拟嵌段共聚物链长和浓度对A/B/A-B三组分体系相形态演化的影响

从Flory-Huggins自由能出发,得到了适合TDGL模拟的自由能泛函.在自由能中保留了各序参量的耦合项,并且还保留了链长的信息.利用自由能中的链长的信息,模拟了不同嵌段共聚物链长以及不同浓度下体系的形态变化,在均聚物的链长和浓度确定的条件下,存在一个使体系的相区尺寸最小的最佳嵌段共聚物链长.同时,在嵌段共聚物和均聚物的链长都一定的情况下,研究了不同量的嵌段共聚物对体系相行为的影响,发现嵌段共聚物的浓度不同,体系的结构存在很大的区别.此外,如果均聚物A和B的浓度不同,其相区的结构也不同.     

聚苯乙烯溶胀聚苯乙烯－聚丁二烯－聚苯乙烯三嵌段共聚物微区的研究

嵌段共聚物/均聚物共混体系,各嵌段会形成各自的相,并且嵌段间的连接点一定在两相之间的界面上,这一要求极大地影响了嵌段共聚物/均聚物共混体系的链构象和相行为.     

微量聚四氢呋喃-聚甲基丙烯酸甲酯/聚四氢呋喃共混体系稀固体溶液中共聚物胶束的抑制成核作用

 本工作将Leibler、Whitmore和Mayes等近期关于非晶嵌段共聚物共混体系胶束理论应用于结晶嵌段共聚物共混体系的熔融态,对聚甲基丙烯酸甲酯-聚四氢呋喃两嵌段共聚物与聚四氢呋喃均聚物共混体系的结晶行为进行了研究.结果表明,很低的共聚物浓度(如1％),其胶束在共混体系的结晶过程中即可显著地起到抑制成核的作用.这对改善结晶均聚物的形态及性能有一定的应用价值.     

微量聚四氢呋喃-聚甲基丙烯酸甲酯/聚四氢呋喃共混体系稀固体溶液中共聚物胶束的抑制成核作用

本工作将Leibler、Whitmore和Mayes等近期关于非晶嵌段共聚物共混体系胶束理论应用于结晶嵌段共聚物共混体系的熔融态,对聚甲基丙烯酸甲酯-聚四氢呋喃两嵌段共聚物与聚四氢呋喃均聚物共混体系的结晶行为进行了研究.结果表明,很低的共聚物浓度(如1％),其胶束在共混体系的结晶过程中即可显著地起到抑制成核的作用.这对改善结晶均聚物的形态及性能有一定的应用价值.     

嵌段共聚物和星型均聚物共混体系相行为的自洽场理论研究

用自洽场理论方法(Self-consistent field theory, SCFT)计算了嵌段共聚物AB和三等臂星型均聚物A共混体系的微相形态. 为了简化计算, 着重讨论了固定嵌段共聚物本体的相形态(如层状相)时, 所加入的均聚物的体积分数及均聚物与嵌段共聚物链长之比对体系相形态的影响; 并结合体系的熵和相互作用能的变化, 讨论了星型均聚物在体系微相结构中的分布.     

一种含乙氧羰基偶氮苯液晶三嵌段共聚物的合成与表征

利用原子转移自由基聚合(ATRP),合成了一种含有乙氧羰基偶氮苯的液晶三嵌段共聚物,并合成了一种同样偶氮生色团的均聚物进行对比.均聚物(PC6ET)由偶氮单体甲基丙烯酸{6-[4-(4-乙氧羰基苯基偶氮)苯氧基]己酯}(C6ET)的ATRP反应制备.嵌段共聚物的合成,先通过聚环氧乙烷(PEO)和过量的2-溴异丁酰溴、三乙胺反应,得到双端大分子引发剂(Br-PEO-Br);再进一步通过C6ET的ATRP反应,得到了三嵌段共聚物(PC6ET-PEO-PC6ET).热分析、偏光显微镜观察和X射线衍射实验证实,合成的均聚物和嵌段共聚物均为近晶型液晶聚合物.三嵌段共聚物的液晶清亮点比均聚物的稍低.     

聚苯乙烯-b-聚丙烯酸/聚苯乙烯在水中的自组装及胶束尺寸的研究

利用动态光散射、透射电镜研究了嵌段共聚物聚苯乙烯 b 聚丙烯酸(PS b PAA)与均聚物聚苯乙烯(PS)在选择性溶剂水中的自组装行为.由于均聚物PS与PS嵌段具有相同的结构单元,均聚物PS参与胶束的形成,和嵌段共聚物的PS链段一同组成胶束的核;在适当的均聚物分子量和含量条件下,PS b PAA PS可以自组装形成单分散的纳米胶束;通过改变体系中均聚物PS的分子量和含量可在较大范围内调变胶束的尺寸.     

嵌段共聚物苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)/苯酰化聚苯醚共混分相动力学

<正> 对高分子-高分子共混体系相分离动力学过程的研究,人们一般局限于均聚物-均聚物,均聚物-无规共聚物共混体系,对于均聚物-嵌段共聚物共混体系的分相过程很少涉及。原因其一是很难找到具有临界相行为的嵌段共聚物-均聚物共混体系,其二是嵌段共聚物存在微相分离,使得宏观相分离动力学过程研究变得复杂。Paul的工作似乎为这方面的研究工作开辟了道路。     

均聚物分子链长对A/AB/B聚合物共混体系界面性质影响的Monte Carlo模拟研究

利用格子Monte Carlo(MC)模拟方法研究了均聚物/两嵌段共聚物/均聚物(A/AB/B)共混体系中均聚物分子链长对界面性质的影响.研究结果表明,当两嵌段共聚物的分子链长N_C=20时,随着均聚物分子链长N_H从10增至60,界面厚度增加,取向参数q随着均聚物分子链长的增长而先减小后增大,即共聚物分子在垂直界面方向的拉伸程度先减弱后增强;当两嵌段共聚物的分子链长N_C=60时,随均聚物分子链长的增加,界面厚度减小,共聚物分子链取向参数q减小,分子在垂直界面方向的拉伸程度减弱.     

线性ABC三嵌段共聚物在均聚物C中自组装的自洽平均场模拟

应用实空间的自洽平均场理论研究了线性ABC三嵌段共聚物在均聚物C中的自组装. 模拟结果表明, 共聚物在均聚物中形成的分散相主要为核壳结构. 通过降低A与C之间的相互作用, 可以使核壳结构的成核嵌段发生从嵌段A向嵌段B的转变, 并且在转变过程中观察到了多种过渡结构, 包括带有凸起表面的盘状结构和柱状结构以及相互缠绕的柱状结构. 另外, 降低嵌段共聚物中A嵌段在共混体系中的含量有利于形成以B为核的核壳结构.     

微量PEO-PS-PEO/PEO共混体系结晶过程中共聚物胶束的成核作用

本工作将Leibler等近期关于含非晶两嵌段共聚物“稀固体溶液”的胶束理论推广并应用到含结晶三嵌段共聚物的“稀固体溶液”.对微量聚氧化乙烯-聚苯乙烯-聚氧化乙烯三嵌段共聚物/聚氧化乙烯均聚物共混体系的结晶行为进行了研究.结果表明,共聚物胶束在共混体系的结晶过程中可以起到成核剂的作用.这对改善结晶均聚物的性能具有一定的应用价值.     

微量PEO-PS-PEO/PEO共混体系结晶过程中共聚物胶束的成核作用

 本工作将Leibler等近期关于含非晶两嵌段共聚物“稀固体溶液”的胶束理论推广并应用到含结晶三嵌段共聚物的“稀固体溶液”.对微量聚氧化乙烯-聚苯乙烯-聚氧化乙烯三嵌段共聚物/聚氧化乙烯均聚物共混体系的结晶行为进行了研究.结果表明,共聚物胶束在共混体系的结晶过程中可以起到成核剂的作用.这对改善结晶均聚物的性能具有一定的应用价值.     

自洽平均场正则系综下计算嵌段共聚物/均聚物共混相图

在自洽平均场中计算聚合物宏观相分离体系时,需要将正则系综与巨正则系综结合使用。 通过将正则系综与巨正则系综之间的变量进行转化,只在正则系综下计算即可得到巨正则系综下的相应变量的值,在很大程度上减少了计算量。 本文利用这种简化方法计算了A-b-B两嵌段共聚物与均聚物A在不同均聚物聚合度下随着均聚物含量变化的相图,其结果与巨正则系综下的计算结果相同。 该结果表明,在嵌段共聚物与均聚物的共混体系中,增加嵌段共聚物组成fA或者减小均聚物的聚合度,将有效阻止体系发生宏观相分离。     

聚氧化乙烯-聚苯乙烯-聚氧化乙烯三嵌段共聚物/聚苯醚共混物的相容性和结晶行为

 本工作对聚氧化乙烯-聚苯乙烯-聚氧化乙烯(PEO-PS-PEO)三嵌段共聚物与聚苯醚(PPO)均聚物共混物的相容性及结晶行为进行了研究。结果表明,共混体系的相容性与嵌段共聚物中苯乙烯段的含量有关,PS含量越高,PPO与共聚物PS段的相容性越好。共混体系的结晶行为也明显不同于一般均聚物共混体系。在DSC降温结晶过程中最多可出现三个结晶峰。     

聚氧化乙烯-聚苯乙烯-聚氧化乙烯三嵌段共聚物/聚苯醚共混物的相容性和结晶行为

本工作对聚氧化乙烯-聚苯乙烯-聚氧化乙烯(PEO-PS-PEO)三嵌段共聚物与聚苯醚(PPO)均聚物共混物的相容性及结晶行为进行了研究。结果表明,共混体系的相容性与嵌段共聚物中苯乙烯段的含量有关,PS含量越高,PPO与共聚物PS段的相容性越好。共混体系的结晶行为也明显不同于一般均聚物共混体系。在DSC降温结晶过程中最多可出现三个结晶峰。     

PS-PMMA嵌段共聚物/PMMA在选择性溶剂中的自组装行为

用动态光散射和透射电镜研究了嵌段共聚物聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-b-PMMA)和其对应的均聚物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在选择性溶剂四氢呋喃/环己烷(THF/CYH)中的自组装行为.选择性溶剂对PS嵌段是良溶剂,对PMMA嵌段和均聚物PMMA是非良溶剂,实验结果表明,在适当的分子量及组成条件下,PS-PMMA/PMMA在选择性溶剂中形成了单分散的纳米胶束,均聚物PMMA与PMMA嵌段一同形成了胶束的核,通过控制均聚物PMMA的量可以在较大的范围内调整胶束的尺寸.     

调控氢键作用力在多组分嵌段共聚物共混体系中的自组装结构

调控嵌段共聚物共混体系的氢键作用力可应用在光学、电性及生物医用领域,因此吸引了高分子科学家广泛的研究兴趣,它提供了制备新型高分子材料(包含可调性及响应性的功能)的方法.在此篇综述中,我们整理了各种氢键作用力调控嵌段共聚物共混体系(如嵌段共聚物/低分子量化合物、嵌段共聚物/均聚物及嵌段共聚物/嵌段共聚物混合体系)在固态及液态的自组装行为.     

SEOS/h-PEO共混物薄膜的微观分相结构

采用透射电子显微镜(TEM)观察由结晶性均聚物聚氧乙烯(h-PEO)与半结晶性嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌-聚氧乙烯-嵌-聚苯乙烯(SEOS)组成的干、湿刷共混物薄膜结构.结果表明:4种共混系统的薄膜结构均由嵌段PEO和PEO均聚物组成球形PEO分散相;随着均聚物含量的增加,PEO分散相尺寸逐渐增大;当均聚物质量分数增大到33.3%时,在聚苯乙烯(PS)连续相中形成了类似胶束的"核-壳"结构.     

嵌段共聚物增容剂对不相容均聚物共混体系相行为和界面性质的影响

聚合物共混体系(又称聚合物合金)兼具其相应组分的均聚物和共聚物的多种特征,甚至具有新的理想性能,从而成为了一种具有极高经济价值的新材料.该材料的研发极大地丰富了高分子物理学、高分子化学和材料学的研究内容,拓宽了聚合物材料在现代工业中的应用,同时把聚合物材料研究推向了交叉科学的前沿.均聚物/嵌段共聚物/均聚物体系作为经典的三元聚合物共混体系,对其进行深入地研究,不仅可以促进人们对高分子科学中重要问题的理解,而且可为新型嵌段共聚物增容剂的改良和设计提供理论依据.近年来,有关聚合物共混体系的实验、理论和计算机模拟工作很多,并且取得了较大的进展,但是相关综述较少.本文以均聚物/嵌段共聚物/均聚物体系为例,综述该领域的基本概念和发展历史,并着重介绍两嵌段共聚物增容剂对该三元共混体系相行为和界面性质的影响.此外,还介绍了这一领域的关键科学问题、发展前景和研究方向.     

三元聚合物共混体系的微观结构与力学性能模拟

建立一种构型模拟与力学性能模拟相结合的连续模拟方法研究了三元共混物(两种均聚物与一种共聚物)中交替共聚结构与嵌段共聚结构对力学性能的影响。通过蒙特卡罗模拟获得其构型,然后将该构型作为弹簧格子模型的数据输入,模拟三元共混体系的微观结构与力学性能。模拟结果表明:交替共聚物在体系中更倾向于在两种均聚物的界面处自我缠绕,而嵌段共聚物的两端分别渗透进与之相容的均聚物体相中;三元共混物的力学性能与其内部的两相界面结构相关;应变在交替共聚物体系中均匀分布,导致更多的断裂发生在体相中,交替共聚物体系比嵌段共聚物体系力学性能更强且更具韧性。这种连续模拟方法为研究材料组成与力学性能之间的关系提供了一种新方案。