受限于平行板中高分子刷/磁性纳米粒子体系的构象性质研究

采用蒙特卡洛模拟方法研究了在外磁场作用下磁性纳米粒子/高分子刷组成的共混体系的统计构象性质.共混体系受限于两平行板之间,高分子刷—端随机嫁接在乎行板上,另一端自由生长,高分子刷与高分子刷之间以及磁性纳米粒子与磁性纳米粒子之间存在相互排斥作用,而高分子刷和磁性纳米粒子之间存在相互吸引作用,所施加的磁场方向与两平行板垂直....     

高分子体系相分离动力学及图样生成和选择

高分子共混物的混合熵很小导致其多为热力学不相容体系而发生相分离，形成特定的时空图样。本文根据多年来我们自己的研究工作并结合实例，基于时间分辨的Ginzberg-Landau 方法研究高分子复杂体系相分离动力学及图样选择，重点介绍剪切外场下高分子共混物及嵌段高分子的相分离，耦合化学反应的相分离，在弯曲曲面特别是球面上的相分离，以及TDGL与密度泛函理论的有机结合即动态自洽场理论在具有不同链拓朴结构的嵌段高分子体系中研究相分离动力学。     

高分子相分离的分子动力学模拟

用粗粒化分子动力学(MD)模拟方法从分子层次研究两组分聚合物共混体系相分离过程中的动力学. 在相分离初期, 相区尺寸不随时间增加而变化; 在相分离中期, 相区尺寸与时间有很好的标度关系, 标度指数(α=1/3)符合Lifshiz-Slyozov提出的以扩散为主导的蒸发-凝聚机理的标度预测; 在相分离后期, 体系实现宏观相分离, 相区尺寸不再随时间改变而变化. 体积分数小的高分子链尺寸在相分离过程中先收缩再扩张, 在实现宏观相分离后, 高分子链尺寸又回到本体状态尺寸.     

基板界面对PS/PMMA溶液共混物溶剂挥发成膜相结构的影响

研究了PS PMMA的共混物溶液溶剂蒸发成膜时的基板界面效应 .利用扫描电子显微镜 (SEM)研究了PS PMMA(5 5 ) (W W) THF高分子共混物溶液在不同基板上通过溶剂挥发成膜的相形态结构 .通过FTIR及ATR FTIR检测了共混物薄膜及其表面的共混组成 .研究结果表明 ,成膜基板对高分子共混物溶液成膜后的相形态有很重要的影响 .控制共混物溶液体系成膜过程中的动力学因素 ,可以调控出所设想的各种复杂的相结构形态     

受限薄膜中不对称两嵌段共聚高分子的微相形态

用强分凝理论方法研究了组分不对称(f≈0.25)的两嵌段共聚高分子在受限薄膜中的微相形态--层状相、平行柱状相和垂直柱状相.发现对中性基底,无论薄膜厚度为多少,垂直柱状相总是最稳定的相;而对亲少数相的基底,嵌段高分子的平均组成以及基底和两嵌段之间的相互作用能对薄膜体系的相行为有决定性影响.随着薄膜厚度的增加,层状相(包括奇数和偶数层数)、平行柱状相和垂直柱状相都有可能交替出现.     

高分子体系的自洽场理论方法及其应用

高分子体系的自洽场理论(self-consistent field theory, SCFT)是基于平均场近似的粗粒化模型, 特别适合研究发生相分离的非均相高分子体系在平衡态的相结构及相图, 其突出的优点在于能够考虑链拓扑构型、链序列分布等链的细节特点. 本文将对高分子体系的SCFT方法作较为详尽的介绍. 重点根据多年来我们自己的研究工作并结合实例, 简要介绍SCFT方法在具有复杂拓扑结构的多嵌段共聚高分子本体及稀溶液中的微相分离形态的预测、表面接枝高分子的纳米颗粒间的相互作用、含液晶体系的界面问题以及表面锚泊高分子链的囊泡形状问题等诸多前沿领域的具体应用. 最后, 展望了SCFT方法的可能发展方向和应用前景.     

星型高分子共混体系的相平衡、相分离和相界面的 统计力学理论

在平均场近似下求得了星型高分子共混体系的混合自由能及其相分离动力学方程。本文的理论结果表明,型高分子共混体系与线型高分子共混体系相比具有更快的相分离速度。而且,因其相界面张力较低,体系较易形成更多的相界面,浓度涨落的临界波矢也更大。除此之外,由于在相同分子量的条件下星型高分子的尺寸要小,因此其相界面更窄,当星型高分子的臂数为1或2时,所有结果均合理地还原到熟知的线型高分子共混体系的结果。因此,本文的结果具有更大的普遍性。     

基板界面对PS/PMMA共混物薄膜相逆转组成比的影响

近年来高分子共混体系中的界面、表面效应逐渐引起了越来越多研究者的兴趣 .人们发现 ,当共混物薄膜厚度减至一定程度时 ,聚合物共混物薄膜中的相形态、相容性及相分离动力学与本体中有较大的不同[1～ 3] .基板界面作用对共混薄膜体系的热力学、动力学行为产生很大的影响 .我们以往的研究 [4 ,5]也发现 ,PP/EVAc(70 /30 )共混体系退火过程中 ,基板界面 (如玻璃 )作用可大大加速分散相(EVAc)粒子的粗化凝聚过程 .本研究用聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯共混物的四氢呋喃溶液在不同基板介质 (如玻璃基板 ,PP基板 )上成膜 ,用相差显微镜观测了…     

高分子共混物梯度相结构形成过程中的界面效应

通过在高分子共混物内部引入不同的第三相界面,系统地研究了退火热处理条件下该界面对于共混物梯度相形态形成的影响.对具有一定初始粒径的共混物体系或初始近似为均相的共混体系,在第三相界面的诱导下,均能形成梯度相形态.探讨了诱导界面间距与体系相结构的关系.结果表明,当两个诱导界面间距小于所生成梯度层厚度的两倍时,梯度结构趋于交叠.继续减小诱导界面间距,则梯度结构趋于消失,诱导界面间共混物中分散相粒子快速长大,界面的诱导作用遍布整个样片,证实了我们所提出的“高分子共混物中二维条件下界面诱导加速分散相粒子粗化凝聚”的结论.     

基板界面对ＰＳ／ＰＭＭＡ共涨物薄膜相逆转组成比的影响

近年来高分子共混体系中的界面,表面效应逐渐引起了越来越多研究者的兴越,人们发现,当共混物薄膜厚度减至一定程度时,聚合物共混物薄膜中的相形态,相容性和相分离动力学与本体中有较大的不同^[1~3].基板界面作用对共混薄膜体的热力学,动力学行为产生很大的影响,我们以往的研究^[4,5]也发现,ＰＰ／ＥＶＡc(70/3０）共混体系退火过程中,基板界面（如玻璃）作用可大大加速分散相（ＥＶＡc)粒子的粗化凝聚过程,本研究用聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯共混物押氢呋喃深液在不同在板介质（如玻璃基板,ＰＰ基板）上成膜,用相产左显微镜观测了膜的相形态变化并确定共混和的的相逆转区域,用界面张力和共混物薄膜上下表面的ＡＴＲ－ＦＴＩＲ实验结果探讨了成膜过程中的基板界面效应对相逆转区域的影响。     

填料对聚合物共混物相分离行为的影响

近年来,由于粒子填充聚合物共混物的广泛运用,复合材料的结构研究具有重要意义.除了研究粒子在聚合物中的分散外,关于粒子对聚合物共混物的相分离影响也做了大量工作.研究结果表明粒子的尺寸,粒子的表面处理以及粒子含量对聚合物共混物相分离热力学以及动力学有重要影响.由于粒子对聚合物组分的选择吸附、聚合物分子对粒子的润湿作用、填料对聚合物相区生长的阻碍导致了聚合物共混物-填料体系相行为的复杂性.本文扼要地综述了聚合物共混物-填料体系相分离的理论基础以及实验结果,介绍了粒子对相分离的影响因素,并展望了该领域的研究趋势和前景.     

环氧树脂/聚氨酯共混体系相行为研究

利用小角光散射 (SALS)技术实时记录了环氧树脂 聚氨酯共混体系在固化过程中的相行为发展情况 ,得到了表征共混体系相区结构尺寸大小的相关距离ac 和表征体系均匀程度的均方介电常数涨落 η2 ,讨论了等温固化条件下 ,环氧树脂 聚氨酯共混体系的相区大小随时间的变化规律 .实验结果表明 ,环氧树脂 聚氨酯共混体系的固化过程是典型的反应诱导相分离的过程 .相分离初期 ,符合Cahn的线性理论 ;随着固化时间的延长 ,相区由小变大 ,约至反应开始后 3 2 1 0s,相分离趋于平衡态 ,相区尺寸趋于稳定     

界面诱导相分离和特殊相结构的生成

界面诱导相分离是由界面润湿效应所诱发的共混体系非平衡相变现象.本文评述了相分离体系薄膜在界面作用下所表现出来的相形态、相变动力学、润湿层形成机理以及空间维数受限条件下所呈现出来的特殊相结构等.同时着重介绍了针对此现象进行数值模拟的基于Cahn-Hilliard-Cook方程的理论模型以及相应的模拟研究进展.     

两相聚合物熔体中相区粗化过程的格子Boltzmann研究

在自由能格子Boltzmann方法的基础上, 采用附加的作用力项描述非理想流体作用, 得到了改进自由能形式的格子Boltzmann模型. 对于高分子共混体系, 采用了Flory-Huggins自由能函数形式, 对两相聚合物熔体中的相区粗化过程进行了模拟. 首先通过格子Boltzmann方法计算得到了聚合物共混物的相分离曲线, 该曲线与两相共存曲线的解析值吻合得较好. 应用此模型, 研究了聚合物共混体系不稳分相机理的相区粗化过程. 在此基础上, 探讨了分相后期相区尺寸随时间的增长指数与高分子链长和Flory-Huggins相互作用参数的关系. 模拟结果表明, 相区的后期增长机理与高分子链长和Flory-Huggins相互作用参数关系不大, 而流体的粘度决定了相区的后期增长机理, 是影响相区后期增长指数的重要因素.     

聚甲基丙烯酸β羟乙酯在聚乙烯膜上辐射接枝物的形态结构

本文用透射电子显微镜(TEM),光学显微镜(OM),小角X射线散射(SAXS)等方法研究了聚甲基丙烯酸β羟乙酯(HEMA)在聚乙烯(PE)膜上辐射接枝物的形态结构.观察了微相结构随接枝条件变化规律.HEMA为支链的接枝共聚物的基本形态是高度分散的HEMA微区(约几百A)存在于PE连续相中的两相体系.随接枝量增加,微区形态发生变化.SAXS结果进一步证实了接枝共聚物相分离的形态结构,并利用Tsvankin-Buchanan公式计算了共聚物的长周期、无定形层厚及一维结晶度.     

环型嵌段高分子的强分凝理论方法

环型嵌段高分子没有自由端,分相结构会存在两种嵌段共混相区,使经典的线型嵌段高分子强分凝理论不能适用.在强分凝极限下,推导了两个共混相区之间的界面能,并结合两端固定在不同界面上的链的拉伸能,从而建立了环型嵌段高分子的强分凝理论研究方法.将此理论应用于环型两嵌段高分子体系,发现环型链比等链长的线型链更难相分离,且相结构周期远小于线型链.这与自洽场理论的结果一致.将此理论应用于环型三嵌段高分子,发现三元相图中心附近出现多种无共混相区的砖块堆积结构,而在靠近相图边缘部分,即组分比例较不对称时,含共混相区的层状和柱状结构占优势.     

聚甲基丙烯酸甲酯/聚醋酸乙烯酯共混分相过程结构函数的标度分析和相凝聚

高分子共混体系相分离动力学研究已取得了很大的进展。Cahn理论可很好地描述相分离初期过程,de Gennes的蛇行理论可较好地描述相分离初期大分子扩散。在相分离后期,人们已经发现动力学参量的标度行为,但实验结果不一,标度成因尚不十分清楚。本文研究了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚醋酸乙烯酯(PVAc)共混体系相分离后期过程。分析了结构函数的标度行为,初步讨论了相凝聚特征。     

高分子共混物梯度的相结构形成过程中的界面效应

通过在高分子共混物内部引入不同的第三相界面,系统地研究了退火热处理条件下界面对于共混物梯度相形态形成的影响,对具有一定初始粒径的共混物体系或初始近似为均相的共混体系,在第三相界面的诱导下,均能形成梯度相形态。探讨了诱导界面间距与体系相结构的关系。结果表明,当两个诱导界面间距小于所生成梯度层厚度的两倍时,梯度结构趋于交叠。继续减小透导界面间距,则梯度结构趋于消失,诱导界面间共混物中分散相粒子快速长大,界面的诱导作用遍布整个样片,证实了我们所提出的“高分子共混物中二维条件下界面诱导加速分散相粒子粗化凝聚”的结论。     

显微镜图像分析研究聚丙烯/尼龙1010共混物相结构及其性能

用扫描电子显微镜图像分析研究了聚丙烯/聚酰胺1010共混物及其部分相容体系的相形态结构,计算了表征相结构和尺寸的结构参数,如分散相的平均直径、平均弦长和分散相的质心相关距等.并分别讨论了聚丙烯/聚酰胺1010共混物及其部分相容体系的相形态以及其结构参数与共混物组成的关系.测定了聚合物及其共混物体系的力学性能,讨论了共混物组成与力学性能的关系.聚丙烯/聚酰胺1010共混物的拉伸模量与组成的关系较为复杂,但其部分相容体系的拉伸模量与组成呈线性关系.聚丙烯/聚酰胺1010及其共混物体系的屈服强度与共混物组成均呈线性关系.表征相结构的两相平均弦长比(l-1/-l2)与组成以及共混物体系力学性能与组成的关系,二者相似.同时讨论了体系力学性能随相尺寸等的变化规律.     

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。