基底界面效应对聚苯乙烯薄膜分子运动行为的影响

本文研究了Si／Si02、Si／Si—H基底与聚苯乙烯（Ps）之间的界面相互作用对Ps薄膜的玻璃化转变及相关力学性能的影响．结果显示,无论何种基底,Ps薄膜的玻璃化转变温度（L）都随其厚度降低而降低．但相同厚度（〈110nm）下,以Si／Si-H为基底时Ps薄膜的瓦比以Si／Si02为基底的PS薄膜高．Si／Si02表面Ps薄膜疋开始下降的临界厚度为110nm,远高于以Si／Si—H为基底时的40nm．对Ps薄膜的膨胀系数和弹性模量进行研究,也得到相似的临界厚度．另外,与Si／Si02基底相比,在Si／Si-H上的Ps薄膜具有更低的膨胀系数以及较高弹性模量．可能原因是Si／Si-H与Ps具有较强的相互作用,限制了该界面分子的运动能力,导致基底／PS界面效应对薄膜分子运动的影响力增强,造成该薄膜瓦的厚度依赖性下降,并呈现出相对较硬的力学特征．     

分子水平研究不同嵌段结构苯乙烯/丁二烯共聚物的表面结构

利用具有准单分子层灵敏度的和频振动光谱(SFG)、原子力显微镜(AFM)和接触角(CA)测定技术研究链结构和溶剂对苯乙烯(S)/丁二烯(B)嵌段共聚物表面准分子层化学结构形成的影响.结果表明,两嵌段共聚物SB比三嵌段共聚物SBS更有利于聚丁二烯(PB)组分在膜表面富集.利用PB的选择性溶剂环己烷做溶剂时,SB膜表面层完全由纯的PB组分组成,而SBS表面则是聚苯乙烯(PS)与PB二组分共存.利用PS的选择性溶剂甲苯做溶剂时,SB与SBS表面都是PS与PB二组分共存,其中SBS表面PS组分的含量更高.原因是由于溶剂影响嵌段共聚物分子在溶液中的构象从而影响溶剂挥发后聚合物表面结构的形成.     

非晶物理框架下开展聚合物玻璃化转变教学的思考与探索

玻璃化转变是高分子物理教学中的重要内容.一些高分子物理教科书将聚合物玻璃化转变简单描述为玻璃到高弹态的力学转变,可能局限了学生对玻璃化转变重要科学问题认识的深度、广度和想象空间,甚至造成一些学生认为只有聚合物才存在玻璃化转变.笔者注意到了这一问题,考虑将聚合物玻璃化转变放在非晶物理框架下进行讲授;强调玻璃化转变是非晶物...     

PEO-PPO聚醚嵌段共聚物的表面活性及其在溶液界面的结构

利用和频振动光谱及表面张力测定技术对两亲性聚氧乙烯-聚氧丙烯(PEO-PPO)表面活性剂的表面活性及溶液界面结构进行了研究。结果表明:疏水PPO链段在溶液界面吸附并紧密排列是溶液表面张力降低的主要原因。增加溶液浓度、增大共聚物链内PPO与PEO聚合度比值可增加高分子链在界面的吸附,并使PPO在界面紧密排列,侧基(甲基)有序取向。另外,PPO在分子链中的位置也对这一行为产生影响,PPO位于分子链两端时的结构更有利于PPO在表面紧密堆积,降低界面高分子链间相互作用,减小溶液表面张力。     

非晶固体高分子表面的低温流动特性

高分子低温加工是材料领域重大挑战。相较于本体分子,位于材料表面高分子链的玻璃化转变温度降低、黏度减小、塑性增强,为高分子材料低温加工提供了可能途径。本文总结了近年来对非晶固体高分子表面分子运动的研究成果,从表面分子动力学的角度阐述了高分子表面低温流动性的起源及其影响因素,举例介绍了表面低温流动特性在高分子材料低温粘结、自愈合以及加工成型等方面的应用,并对未来研究及前景进行了展望。希望通过本文加深对高分子表面低温流动行为的认识和理解,促进高分子材料加工和成型新方法和新概念的发展。     

聚苯乙烯分子链构象与其薄膜的玻璃化转变行为

本文利用椭偏仪研究了成膜方式对不同分子量聚苯乙烯(PS)超薄膜玻璃化转变行为的影响.发现PS超薄膜的玻璃化转变温度(Tg)随着厚度降低的幅度与其成膜方式、分子量有关.当PS膜低于一定厚度时,旋涂法制备的PS膜的Tg比相同厚度浇铸法制备的膜低,且二者Tg差值随着厚度的降低而增大.这二种膜Tg的差值和Tg发生偏离时膜的临界厚度随聚苯乙烯分子量的增加而增加.利用非辐射能量转移荧光光谱证实成膜方式主要是影响PS分子链在膜中的构象.旋涂法制备的PS膜相对于本体在近表面区域分子链的形变更大.分子量愈大,分子运动时内摩擦阻力愈大,近表面区域分子的残余应力愈大.由于强运动能力的活性层(空气/PS界面)对PS薄膜Tg的影响占主导,相同厚度下分子链愈伸展,残余应力越大,PS薄膜的Tg越低,导致成膜方式与分子量的影响也愈大.     

聚合物薄膜玻璃化转变及其分子松弛行为的研究进展

随着纳米技术的发展,受限聚合物的玻璃化转变以及分子松弛行为受到了高分子物理学家的关注.由于纳米尺度效应,高分子薄膜的玻璃化转变以及分子松弛行为偏离于本体,呈现出尺寸依赖性.研究聚合物薄膜的玻璃化转变及其相关分子松弛行为对聚合物纳米材料的结构设计,进一步理解聚合物玻璃化转变的物理本质具有重要意义.本文总结了近20年来聚合物薄膜玻璃化转变行为的研究成果,介绍了薄膜分子松弛行为偏离本体的主要物理机制、聚合物薄膜分子运动能力的深度分布特征以及薄膜分子松弛行为的相关理论模型,并对该领域研究进行了展望.     

氟化单元封端的不同聚合度PBMA甲苯溶液气/液界面结构

采用ATRP技术合成具有不同聚合度的末端连接甲基丙烯酸全氟辛基乙酯(FMA)单元的聚甲基丙烯酸丁酯(PBMAm-ec-PFMAn).利用和频振动光谱(SFG)和表面张力测定技术研究了各种氟化聚合物溶液的气/液界面结构.发现PBMAm-ec-PFMAn甲苯溶液的表面活性及其气/液界面的结构与两种结构单元数密切相关.当PFMA聚合度(n)大约为4和6时,聚合物溶液的表面张力随着PBMA聚合度的增加从21增加到25mN/m(该值与PBMA均聚物溶液相同).SFG的研究结果表明PBMA段较长时溶液表面被PBMA所占据.PBMA段较短时,PFMA组分吸附在溶液表面,排列比较有序且紧密堆积.当PBMA末端只有1个FMA单元时,其甲苯溶液的表面张力随PBMA段长稍有增加(从22增加到23mN/m),其值介于21与25mN/m之间.研究表明当PBMA段较短时,可能聚合物中的氟化组分吸附在溶液表面,但其排列的有序性较差.随着PBMA聚合度的增加,氟化组分与PBMA组分可能同时占据在溶液表面,这时其表面张力大约为23mN/m.