嵌段共聚物相容剂对聚合物共混体系力学性能影响的连续介观模拟

结合介观动力学方法和三维弹簧格子模型, 研究了嵌段共聚物相容剂对相容性较差的聚合物二元共混体系力学性能的影响. 在适当范围内不断增加嵌段共聚物相容剂的用量, 研究了相容剂含量对体系杨氏模数及拉伸强度的影响, 同时也对不同体系材料的破碎位点进行了分析. 结果表明, 未加入相容剂的二元共混体系在拉伸模拟中表现出较低的拉伸强度, 而适量添加相容剂可以显著提升材料的拉伸强度, 随着相容剂含量的增加, 共混体系的破碎位点会发生转移并最终改善材料的整体性能. 而相容剂的加入对体系杨氏模数的影响较小. 该连续模拟方法为关联聚合物复合体系的微观结构和宏观力学性能提供了一条高效的途径.     

制备条件对甲醇电氧化催化剂PtRu/CAs性能的影响

本文利用液相浸渍还原的方法制备了PtRu/C催化剂, 其中Pt质量百分含量分别为15%, Pt和Ru的原子比为2:1. 研究了金属前驱体于不同介质（CH3COOH、H2O及CH3COONa）中浸渍所制备的催化剂组成, 结构以及活性方面的区别. 同时比较分析了不同载体（碳纳米管CNTs与碳气凝胶CAs）对催化剂性能的影响. 催化剂的物化性质通过XRD, TEM以及EDS来表征, 并采用循环伏安法测试其电化学性能. 结果表明以碳气凝胶为载体,均匀分散于异丙醇与水混合溶液后, 加入CH3COOH, 使金属前驱体在酸性介质中浸渍, 再用NaOH调节pH值至碱性, 同时生成CH3COONa作为稳定剂, 然后再用NaBH4还原所制得的催化剂具有更高的电催化活性, 其峰电流密度达到38.24 mA/cm2, 远高于本文中在其他条件下制备的催化剂.     

正电子湮没谱研究聚烯烃聚氨酯的自由体积、微观结构和溶剂的扩散行为

用正电子湮没技术(PAS)结合示差扫描量热法(DSC)研究了聚烯烃聚氨酯的自由体积特征和微相分离结构的关系.结果表明,硬段含量增加,自由体积孔洞平均半径和自由体积分数减小;丁腈聚氨酯相分离程度小,相应自由体积孔洞平均半径和自由体积分数小,而丁羟聚氨酯的情况正好相反.石英弹簧法对苯和乙醇蒸气的溶解和扩散行为的研究表明,聚烯烃聚氨酯的自由体积孔洞平均半径和自由体积分数与苯和乙醇溶剂蒸气的无限稀释扩散系数呈正相关,但它们的无限稀释扩散系数和自由体积分数关系无法用Fujita的自由体积模型描述,可能归因于它们对聚烯烃聚氨酯复杂的溶胀行为.     

嵌段共聚物自组装的研究进展

嵌段共聚物自组装在光学、电子、信息、化学及生物领域有着广泛的应用前景.本文从实验观测、理论研究和计算机模拟三个方面概述了嵌段共聚物自组装领域的研究进展.在实验观测方面,着重介绍了嵌段共聚物在体相及膜中的自组装及外场调控作用方面的研究进展;理论方面则分别介绍了强分相理论、弱分相理论、自洽场理论、动态密度泛函方法和元胞动力学等在嵌段共聚物自组装领域的应用;计算机模拟方面就 Monte Carlo 模拟、耗散粒子动力学等方法在该领域的应用作了详细的阐述.     

SEBS/PMMA共混物膜的表面和本体形态结构

用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究了两种不同共混比的聚(苯乙烯-嵌-乙烯/丁烯-嵌-苯乙烯)(SEBS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混膜的表面形态和相分离行为。结果表明,当膜厚为25μm时,两种共混膜表面均未见明显的相分离形貌,而在膜体相中可见宏观相分离结构。当膜厚为120 nm时,质量比为30/70的共混膜表面可见明显的“海-岛”状宏观相分离;而质量比为60/40的共混膜表面未见明显宏观相分离,仅有少量PMMA小颗粒嵌于SEBS基体中,形成SEBS趋于包裹PMMA微区的稳定“笼型”结构,其尺度属于介观相分离。退火后,两样品膜的体相形态与表面形貌趋于一致,均呈现宏观的相分离结构。     

溶剂在丁腈基聚氨酯中的溶解和扩散

用石英弹簧法和示差扫描量热法 (DSC)、红外分光光度计 (FTIR)研究了苯、乙醇、丙酮、醋酸乙酯和1,2 二氯乙烷五种溶剂在端羟基聚丁二烯 丙烯腈共聚物为软段的聚氨酯中的溶解和扩散行为 .结果表明所有溶剂在丁腈聚氨酯中的扩散均为非费克扩散 ,且随着溶剂蒸汽压增大偏离费克扩散的程度增大 .相同相对蒸汽压下 1,2 二氯乙烷和醋酸乙酯偏离费克 (Fickian)扩散的程度较大 ,而乙醇、丙酮和苯则较小 ,这主要与它们和丁腈软段溶解度参数的极性分量和氢键分量有关 .1,2 二氯乙烷和苯在HTBN PU中的溶解度较高 ,而乙醇 ,醋酸乙酯和丙酮较低 ,主要与它们和丁腈软段溶解度参数的色散分量有关 .所有溶剂均表现出近似Flory Huggins型等温吸收曲线 .红外表明吸收溶剂后 ,氨基甲酸酯基团的氢键化程度有不同程度的下降 ,和溶剂与之形成氢键的能力大小有关 .力学性能表明非极性溶剂苯对材料的力学性能影响较小 ,而乙醇 ,醋酸乙酯和丙酮由于可与氨酯基团形成氢键 ,对原HTBN PU中氨酯键氢键的破坏大 ,力学性能下降大     

丁苯、丁腈基聚氨酯的形态与性能

用示差扫描量热法 (DSC)、红外分光光度计 (FTIR)和原子力显微镜 (AFM)研究了端羟基聚丁二烯 苯乙烯共聚物 (HTBS)、端羟基聚丁二烯 丙烯腈共聚物 (HTBN)和端羟基聚丁二烯 (HTPB)与甲苯二异氰酸酯、1 ,4 丁二醇构成的溶液法聚二烯烃基聚氨酯 (PU)的形态结构 .结果表明HTPB和HTBS基PU的相分离程度很大 ,而HTBN基PU的相分离程度小 .这可能归因于HTBS软段的极性低 ,不能与硬段形成氢键 ,而HTBN软段中的腈基具有很强的极性 ,且可以与硬段形成氢键作用 ,增加了软硬段间的相容性 ,相分离程度明显降低 .AFM表明HTBN PU随着硬段含量提高 ,表面粗糙度增大 ,由软段为连续相逐渐过渡到双连续结构 .在硬段含量 6 3%时 ,HTBN和HTPB基PU均呈双连续结构 ,而HTBS PU中硬段为连续相 .HTBN PU软段的相区尺寸在1 2nm左右 ,表面粗糙度较大 ,HPBS PU软段的相区尺寸在 1 1nm左右 ,表面粗糙度最小 ,HTPB PU存在 1 4nm和 5 0nm大小不等的软段相区尺寸 .力学性能表明 ,在软段中引入苯乙烯和丙烯腈结构 ,可使聚氨酯抗张强度分别提高 1 5和 2倍 ,模量和断裂伸长率也明显提高     

大离子诱导聚电解质/表面活性剂复合物的解离

采用分子动力学模拟方法研究了大离子与聚电解质/表面活性剂复合物的相互作用, 考察了大离子的电性、直径、表面电荷、浓度等对其与复合物相互作用的影响. 结果表明, 与聚电解质所带电性相同的大离子对复合物作用不明显, 只有当大离子所带电荷较多时, 才会引导少量表面活性剂从复合物中脱离. 当大离子所带电荷与聚电解质所带电荷电性相反时, 大离子的加入会诱导复合物的解离, 表面活性剂从复合物中释放出来, 甚至导致聚电解质/表面活性剂复合物的完全解离, 从而形成聚电解质/大离子复合物; 大离子所带电荷越多, 诱导作用越明显. 大离子的直径及浓度对其与复合物之间的作用也有很大的影响, 对于所带电荷数相同的大离子而言, 直径越小, 其与复合物的作用越显著, 越容易引导表面活性剂从复合物中解离, 若大离子的表面电荷密度相同, 大离子直径越小, 反而与复合物的作用越弱; 大离子浓度越高, 越易引起复合物的解离, 复合物中聚电解质链上结合的大离子数增多直至饱和, 相应的会出现电荷反转现象.     

聚苯乙烯/聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物的表面形态研究

采用原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)研究了聚苯乙烯/聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PS-b-PDMS)薄膜的相形态.结果表明,当采用甲苯作为溶剂,旋转涂膜的薄膜样品呈现网络状的形态分布在表面,而样品所对应的透射电镜照片中,PDMS相作为球状分布在PS的连续相中.退火温度对共聚物表面形态有一定的影响,当退火温度高于PDMS的玻璃化温度,表面中PDMS相增多.PS-b-PDMS嵌段共聚物的表面形态随着所用溶剂的变化而有所不同,当采用甲苯作为溶剂时,样品的PS相形成凹坑分布在PDMS的相区之中,而采用环己烷作为溶剂时,PS相作为突起分布在PDMS相区之中.另外,基底对共聚物薄膜表面形态的有较大的影响,当采用硅晶片作为基底时,样品中的PDMS相和PS相呈现近似平行于表面的层状结构.     

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。