应用于聚合物中的正电子湮没寿命谱技术

正电子湮没寿命谱技术是一种新型聚合物结构探测与表征技术,针对此技术在聚合物自由体积研究中的应用,首先介绍了该技术的基本原理和应用理论,接着针对寿命谱数据的处理手段和计算方法,对国内外的研究进展进行了概述和总结,最后展示了该技术在聚合物材料研究中用于基本理论,实际运用和结构理论等三个方面的情况。     

尼龙6/碳纳米管纳米复合材料自由体积特性的正电子湮没研究

采用正电子湮没寿命谱技术研究了尼龙6/碳纳米管纳米复合材料的自由体积特性。实验结果发现碳纳米管对纳米复合材料的自由体积孔洞尺寸影响甚微,而自由体积孔洞数目和相对自由体积分数均随碳纳米管含量的增加而明显减小。导致这种减小的原因可能来自两方面,其一是由于碳纳米管和基质聚合物间的相互作用限制了高分子链段运动;其二是碳纳米管填充增强了尼龙6基体结晶性能。此外,力学性能研究表明,碳纳米管在复合材料中较均匀的分散和较好的界面接触可以提高材料的力学强度,而自由体积分数的减小则使材料的韧性变差。     

用正电子湮没谱研究聚酯型聚氨酯的微观结构和自由体积特性

用正电子湮没谱研究了两类分别由聚己二酸丁二醇酯多元醇和聚ε 己内酯多元醇合成的线型聚酯型聚氨酯 (PBU和PCU)在 140～ 36 0K温度范围内的结构转变和自由体积特性 .研究结果表明 ,两类聚氨酯(PU)在 140～ 36 0K温度范围内 ,都存在三个转变点 ,其中较低温度的转变 (约 2 0 0K)对应于PU中软段的玻璃化转变温度 (Tg) ,2 75K处的转变可能与样品吸附少量水分有关 ,较高温度的转变 (约 310K) ,对于PBU而言对应于软段结晶的熔点 ,而对于PCU则与在无序的硬段中混入一定量的软段后形成的相容区的Tg 有关 .当温度低于PU软段的Tg 时 ,两类PU的自由体积尺寸和浓度都随温度升高而增大 .当温度高于软段的Tg 但低于2 75K时 ,自由体积尺寸较快地增加 ,而自由体积浓度保持不变 .温度高于 2 75K并低于软段的熔点或硬段 软段相容区的Tg 时 ,自由体积尺寸增加速度最快 ,自由体积浓度却保持同样的数值 .当温度进一步升高时 ,自由体积尺寸和浓度都随温度增大而增加 .最后研究了这两类PU的自由体积分布与温度的关系 .所有这些实验现象均与大分子链的运动有关 ,并与通过DSC和WAXD表征的材料的形态一致     

胆甾型侧链液晶共聚物的研究

合成并表征了两个胆甾型液晶烯类单位以及它们分别与辛烯－１，二氧化硫进行自由基共聚合得到的一系列不同组成的胆甾型侧链液晶三元共聚砜。研究结果表明：该共聚砜的两个液晶热转变温度均随其中辛烯－１单体单元组份含量的增加而降低。     

正电子湮没技术（PAT）在高分子材料中的应用（上）

本文引用７０多篇文献，综述了正电子湮没技术（主要是正电子湮没寿命技术）近１０年来在高分子材料各个领域中的应用。     

用正电子湮没寿命谱法研究铝阳极氧化膜

退火纯铝(99.99%)在15%H_2SO_4中于不同电解条件下进行阳极氧化, 然后测其正电子湮没寿命谱, 寿命谱拟合为三个寿命成份, 指认第二寿命成分为e~+在氧化膜中的湮没。从I_2随电解条件的变化推知膜厚与槽压近似成正比, 在恒温和固定槽压条件下, 膜厚只能达到某极限值。根据τ_2的变化推断出, 使用较高槽压或延长电解时间均使膜的结晶度提高, 它诱发了裂缝或微洞的形成, 导致膜体松散。根据上述结论进一步分析提高膜机械性能的可能途径。     

梳状丙烯酸酯类共聚物凝胶电解质的传输性能与自由体积

用三种分子量大小不等的聚乙二醇单甲醚(PEGME)与甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物[P(MMA-co-MAh)]反应,制备了三种支链长度不等的梳状共聚物(MMA/MAh-g-PEGME), 并以此为基体, 加入增塑剂碳酸丙烯酯(PC)和高氯酸锂(LiClO₄), 采用溶剂浇铸法制备了三种凝胶聚合物电解质(GPE)膜, 研究了其离子传输性能, 发现该聚合物凝胶电解质的离子传输机理符合VTF (Vogel-Tamman-Fulcher)方程, 即离子传输性能与凝胶体系自由体积的大小有关; 采用正电子湮没寿命谱仪(PALS)研究了GPE 体系的自由体积特性, 获得了各支链长度不同的共聚物凝胶电解质的自由体积分数, 分析各自由体积与离子传输性能之间的关系, 建立了共聚物结构、凝胶聚合物自由体积及其传输性能之间的关系. 发现梳状共聚物支链长度越长, 凝胶电解质的自由体积越大, 离子传输性能越高.     

用正电子湮没谱学研究氯化稀土在NaY沸石上的分散

用正电子湮没谱学研究氯化富铈稀土与NaY沸石机械混合形成的稀土NaY沸石(RE-NaY)中,氯化稀土在NaY中的分散．分别测量不同质量比的RE-NaY(1％-20％)经500℃烘烤1h,RE-NaY(5％)经过不同温度烘烤1h,以及RE-NaY(5％)经500℃烘烤不同时间后的正电子寿命谱．所有寿命谱都出现了5个寿命分量,其中第3,4,5寿命分别与β笼、超笼及沸石微粒界面空洞的大小和数量相关．实验表明了正电子湮没谱学能敏感地表征氯化稀土在NaY中的分散．     

硅胶表面键合物的正电子湮没谱研究

本文在多孔无定形硅胶的表面上键合了不同极性的化学基团, 制成一系列相同基体, 但表面基团不同的样品, 测定了其正电子湮没寿命谱, 发现寿命谱的最长寿命组份随表面键合基不同, 寿命值有明显差别。寿命值与基团的极性及基团的体积有关, 正电子湮没谱的最长寿命组份能灵敏地表征表面的极性和化学性, 可作为表面化学定性分析的有用技术。     

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.     

Interphases in Polymer Solid-Contacts and Nanocomposites Probed by Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy

At polymer-solid contacts with thermoplastic polymers, the chain characteristics can deviate from the bulk on a length-scale of several nanometer in the so-called interphase. Such an interphase depends on the interaction between respective macromolecule and substrate, and affects the free volume in the polymer. Here, we review our experiments on the characterization of the free volume by positron lifetime spectroscopy at planar and curved interfaces. For Teflon AF on silicon, we identify a layer of increased density, corresponding to an interphase width of some 10 nm. PEP based nanocomposites with functionalized silica show no interphase, whereas for functionalized POSS an interphase is detected.     

6H-SiC缺陷的慢正电子研究

The defect formation and annealing behavior in as-grown and electron-irradiated 6H-SiC wafers were investi-gated by variable-energy slow positron beam. For the n-type as-grown samples, it was found that annealing decreased the defect concentration due to recombination with interstitial, and when it was annealed at 1400 ±C for 30 min in vacuum, a 20 nm thick Si layer was found on the top of SiC substrate, which is a direct proof of the Si atom diffusing to the surface when annealed at the high temperature stages. During the high temperature annealing stage, we found an obvious surface effect occurred that induced the higher S parameter close to the surface. This may be caused by the diffusion of the Si atoms to the surface during annealing. After 10 MeV electron irradiation of the n-type 6H-SiC, the positron effective diffusion length decreased from 86.2 nm to 39.1 nm. This shows that there are some defects created in n-type 6H-SiC. But in the p-type 6H-SiC irradiated by 10 MeV electrons, the change is very small. This may be because of the opposite charge of the vacancy defects. The same annealing behavior as that of as-grown 6H-SiC samples was also observed for the 1.8 MeV electron-irradiated 6H-SiC samples except that after being annealed at 300 ±C, its defect concentration increased. This may be explained as the generation of carbon vacancies, due to either the recombination between divacancies and silicon interstitial, or the charge of the charge states.     

刚性侧链型液晶高分子与含二维液晶基元的液晶高分子

提出了“刚性侧链型液晶高分子”与“含二维液晶基元的液晶高分子”两个新概念。     

侧链液晶聚合物相转变点的分子动力学模拟

液晶基本上可分为３类：向列型液晶、近晶型液晶和胆甾型液晶［１］．液晶材料的相转变温度的预测对选择和设计液晶材料具有非常重要的作用．本文用分子动力学模拟法对聚［ω－（４′－甲氧基联苯－４－氧基）己基］甲基丙烯酸酯（ＰＭ６ＭＰＰ）单链分子进行了研究,模拟...     

正电子湮没技术（PAT）在高分子材料中的应用（下）

正电子湮没技术（ＰＡＴ）在高分子材料中的应用（下）李桂芝，施良和，叶美玲（中国科学院化学研究所高分子物理开放实验室，北京，１０００８０）３．４高分子导体高分子导体有两种：（１）靠共轭分子链导电的高分子；（２）因掺入小分子而具有导电作用的高分子。现在已...     

用正电子谱学研究USY沸石中二次孔的脱水

超稳Ｙ型沸石（ＵＳＹ）分子筛是石油催化裂化中的优异催化剂,它是由ＨＹ型沸石经高温水热处理制备的,它的特点之一是具有良好的热稳定性．因而,对ＵＳＹ的改性研究一直受到关注［１-５］,尤其是在制备ＵＳＹ过程中由于水热处理所产生大量二次孔,它与ＵＳＹ的结构与?..     

聚丙烯酸酯侧链液晶聚合物的合成与表征

以对羟基苯甲酸、氯乙醇和丙烯酸为主要原料,经醚化、酯化和酰氯化反应合成了中间体和含液晶基元的丙烯酸酯单体,后者经自由基聚合合成了聚丙烯酸酯侧链液晶聚合物。用偏光显微镜观察了单体和聚合物的织态结构,用DSC和IR对聚合物进行了表征。结果表明,单体和聚合物均呈现向列型液晶织态结构,聚合物在较宽的温度范围内有很好的液晶性。