长链正烷烃的受限结晶研究进展

聚合物的结晶过程和最终凝聚态结构直接影响材料的加工使用性能.作为高分子材料的最大品种,聚烯烃由于分子量大,分子量分布较宽,结晶过程中形成多种亚稳态,因而从分子水平上阐明其结晶机理存在困难.与聚乙烯链结构相似的长链正烷烃可作为聚烯烃的模型化合物,研究其受限结晶行为能为复杂的聚合物受限结晶提供理想的模型体系.长链正烷烃的受限空间可以分为一维受限薄膜、二维受限微孔、三维受限微乳液或微胶囊等.相对于本体,长链正烷烃在每个受限体系中的结晶行为各不相同,这主要来源于受限体系对成核、结晶以及相转变的影响.本文重点综述了长链正烷烃在3种受限体系中的结晶特点,并结合各个体系中聚合物的结晶特点,阐述了长链正烷烃作为聚合物模型化合物的合理性.     

高分子结晶的新进展、新模型

回顾了高分子结晶经典模型－成核与生长模型，讨论了近年来高分子结晶研究的新结果，新进展，特别介绍了德国著名高分子物理学家Strobl提出的高分子结晶是从熔体先形成中间相，中间相转变为小晶块，最后小晶块融合为均匀为片晶的全新模型。     

高分子在氧化铝纳米孔道中受限结晶的研究进展

高分子材料在微纳米尺度常常表现出不同于本体的物理性质.对结晶性高分子来说,在纳米受限空间的成核机理、结晶结构和动力学特征都与本体材料有所不同.本文总结了近年来基于多孔氧化铝纳米模板(AAO)开展的高分子受限结晶的研究进展,重点介绍了本课题组的工作.研究发现,在AAO模板中,高分子结晶的过冷度大大增加,成核机理从本体的异相成核转变为均相成核或表面成核;高分子结晶结构通常表现为各向异性,动力学因素、热力学因素和界面性质均对取向结构有重要影响;受限情况下高分子结晶速率大大降低,表现出"成核控制"的动力学特征;空间受限使高分子结晶度降低,倾向于形成亚稳态晶型.最后,对该领域尚待解决的问题进行了展望.     

高分子结晶的链内成核模型

高分子的微观晶体生长动力学理论是高分子科学的重要研究课题之一。本文系统地介绍了近年来发展起来的高分子晶体生长动力学模型—链内成核模型。该模型能够对高分子结晶过程中的链折叠现象、分子分凝现象、二元链长共结晶现象、Regime转变现象和半晶织构现象给出较为合理的解释。这些现象为高分子结晶所特有,揭示了高分子有序化相转变行为的特殊性。在结语部分,本文还对比描述了以链间成核模式为主的一些情景,并对链内成核模型的进一步发展做了展望。     

阴离子表面活性剂在水/正烷烃界面的分子动力学模拟(英文)

利用分子动力学模拟方法研究了阴离子表面活性剂在水/正烷烃(壬烷,癸烷和十一碳烷)界面的结构和动力学特点.十六烷基苯磺酸钠作为研究对象,其中苯磺酸基团在十六碳烷的第4号碳原子上,记作4-C16.分析了不同油相和特定盐度条件下正烷烃-表面活性剂-水体系的界面特点(如密度剖面图、界面张力和径向分布函数).模拟结果表明平衡模型体系展现了一个很好的水/正烷烃界面.当加氯化钠到水溶液中,正烷烃-表面活性剂-水体系的界面张力有微小的变化,有趣的是表面活性剂二面角的反式结构分数的变化联系着界面张力的微小变化.可见,表面活性剂在界面处的结构对降低界面张力起到重要的作用.此外,还发现表面活性剂的极性头与钠离子和水分子存在较强的相互作用.     

高分子结晶和熔融行为的Flash DSC研究进展

近年来,作为常规示差扫描量热仪(DSC)技术的发展,商业化的快速扫描芯片量热技术(fast-scan chip-calorimeter,FSC)对推动高分子结晶学研究进展发挥了重要的作用.本文首先介绍了闪速示差扫描量热仪Flash DSC的研发历程及其对高分子结晶样品的测试技术,然后举例介绍了其在高分子结晶和熔融行为研究中的一些应用,包括总结晶动力学、晶体成核动力学、成核剂和填料对结晶的影响、共聚单元对结晶的影响、多重熔融峰的鉴定、折叠链片晶的不可逆和可逆熔化、以及极性大分子晶体的熔融等.Flash DSC极大地扩展了扫描温度速率范围,使得其研究的时间窗口能与实际高分子材料加工过程和计算机分子模拟的时间窗口相互匹配,所提供的综合信息有助于我们更好地理解高分子结晶、退火和熔融行为的微观机理.     

高分子结晶理论的新概念与新进展

回顾了传统的高分子结晶成核与生长模型,指出了该模型在应用中遇到的一些问题;同时总结了Strobl根据近年小角X射线散射结果提出的高分子结晶新机理-中介相机理.介绍了Strobl等构建的热动力学图解对熔体、中介相和片晶的转变过程,阐述了各相间的平衡转变温度、潜在的转变热以及表面自由能,说明了处于熔体和晶体之间的中介相的热动力学性质是理解高分子结晶过程的重要依据.     

高分子共混体系界面张力的研究

<正> 在高分子多相体系中,相间界面张力(γ_(12))是微区的重要控制因素,无论是Donatelli,Sperling等提出的IPN体系微区尺寸关系式,还是Tokita提出的共混体系中分散相粒径表达式,都含有界面张力因子。 然而,由于高分子体系中界面张力测定的诸多实际困难,当前在国内外非常多的研究工作中,广泛地采用了一些替代的办法,应用较多的有以表面张力差来代替界面张力的Antonow原则延伸及一些近似的计算方法,如Wu及Girifalco和Good提出的由表     

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。     

受限于平行界面之间高分子链力学行为的研究

采用PERM(pruned-enriched-rosenbluth method)算法,和简立方格点上的自避行走模型,研究了受限于平行界面之间的星型高分子链和线型高分子链的力学行为,并将两种结果进行了比较.模拟结果表明,如果界面对高分子链存在吸附作用,界面之间距离D的增大需要外力的作用;如果界面对链没有吸附作用,则D的增大是一个自发的过程,无需外力的作用.随着界面间距D的增大,通过计算星型链和线型链的均方回转半径〈S2〉和形状因子〈δ*〉,研究了链尺寸和形状的变化情况.另外,为了更细微地了解星型链和线型链的结构及力学行为,还研究了受限高分子链在平行界面之间的轨链(train)、环链(bridge)和尾链(tail).     

穿插程度对高分子链结晶初始阶段的影响

用分子动力学方法模拟了具有不同穿插程度的寡链凝聚体系结晶初始阶段的有序化过程. 链间穿插程度通过径向分布函数的统计进行表征. 模拟计算结果表明, 链间的穿插程度对体系的有序化过程具有明显的影响, 穿插程度越小的体系有序化越快, 形成的有序结构也更完整. 与实验结果的比较表明, 在聚合物粒子结晶的初始阶段, 体系由穿插引起的缠结就已经起到了作用.     

PC-SMa高分子合金的相界面

苯乙烯(S)-马来酸酐(Ma)共聚物(SMa)与聚碳酸酯(PC)熔融共混的高分子合金(PC-SMa),其流动性优于PC,较易注射成型,又有优良的韧性和耐热性,成本较低,近年来得到各方面的重视。研究PC/SMa相界面对了解该体系棚容性有重要意义。本文用Dobkowski模型研究PC-SMa的棚界面,并和电镜观察的结果进行了对照。     

关于高分子物理教学的思考：系带分子——结晶聚合物结构与性能的纽带

结晶聚合物涉及大量复杂的概念和理论知识,是高分子物理教学的重难点内容之一。其中“系带分子”作为结晶聚合物中的重要组成部分,不仅仅是联结晶体与晶体的系带,也是理解结晶聚合物结构与性能的“系带”。本文提出以结晶聚合物中的“系带分子”为线索,对结晶聚合物涉及的相关知识进行串连和梳理,阐述聚合物的晶体结构模型以及结晶聚合物结构与性能的关系,帮助学生理解和记忆结晶聚合物相关知识的同时,建立对结晶高分子结构与性能对应关系的理解,进而形成在学习高分子相关知识时从结构到性能的思维逻辑。同时也通过鼓励学生自主查阅文献,学习和总结学术上关于结晶聚合物研究的历史沿革和最新进展的形式,进一步加深学生对课堂知识的掌握,锻炼学生们独立思考的能力。     

结晶高分子非晶区的结构及其动力学行为研究进展

非晶结构对结晶高分子材料结构和最终使用性能有非常重要的影响,但目前对半晶高分子中非晶结构的认识还不太清晰并且有待进一步完善.随着研究手段的发展,结晶高分子中非晶区结构及其动力学行为的研究受到越来越多的关注.本文简要概述了目前对结晶高分子中非晶相的研究进展,主要从结晶高分子中非晶区的结构﹑结晶高分子中非晶区的松弛行为﹑非晶相对结晶高分子性能的影响以及等温结晶过程中非晶相的结构演化这四个方面进行介绍,并对它们的研究现状进行了概述,同时指出了目前在这方面研究中存在的争议和问题.     

液滴界面的软物质结晶及有序自组织

液滴界面具有可以调节的曲率、表面张力及球面拓扑结构等特点,为结晶研究提供了独特的实验条件.近年来,由液滴界面结晶导致的新颖实验现象层出不穷,如具有多个光学中心的球晶、由亚稳态旋转相驱动的液滴形变、自驱动活性液滴等,引起了研究人员的广泛关注.结合本课题组工作,本文以软物质结晶及有序自组织行为在液滴界面与平面基板的不同为出发点,聚焦于液滴界面软物质相关的新颖实验现象,探讨了液滴界面复杂现象背后的形成机制,同时指出了液滴界面软物质结晶及有序自组织对化学、物理学、生物学等相关领域基础研究的影响.     

高分子在固液界面吸附构象的研究方法及手段

高分子在固液界面的构象表征对其功能实现及实际应用具有重要意义,是高分子研究领域的热点之一.由于高分子吸附构象的复杂性及其影响因素的多样性,选择合适的方法及手段成为表征的关键.本文简单介绍了影响高分子构象的一些因素,并从仪器分析的角度出发,根据研究目的综述了高分子与固体表面的键合方式、在固液界面的吸附方式、吸附行为及吸附层微观结构的研究方法和手段.     

《高分子材料表面与界面》教学的探讨——海外教师主导的研究生全英文课程教学经验

浙江大学海外教师主导的研究生全英文课程建设项目于2013年开始进行建设,高分子科学与工程学系借此契机,在原研究生课程《高分子材料表面与界面》的基础上,邀请德国海德堡大学M.Grunze教授进行全英文教学。本课程旨在建设与国际接轨的,具有基础性、前沿性、交叉性且受益面广的全英文课程,提高高分子专业研究生的专业水平,扩大学生知识面,提高英语交流水平,同时培养一支具有国际化教学能力的中青年师资队伍。本文就该课程三年建设期以来的教学内容形式、课堂管理、学生学习体验等方面进行了总结,并针对研究生学习过程中存在的问题,结合当前我国研究生的基本现状,提出了一系列教学经验。     

聚苯硫醚/尼龙6共混物界面对结晶行为的影响

高分子作为材料时 ,其力学性能受其结晶形态的影响 ,而其结晶形态与其结晶行为有关 .结晶性聚合物共混物中结晶组分由于第二组分存在 ,改变了结晶组分在熔体时的化学与物理环境 .因此 ,其结晶组分的结晶行为不仅取决于两组分在熔体时的相容性 ,而且与第二组分是否起到异相晶核作用和 /或两组分间界面是否诱导成核作用有关 ,从而影响共混物中结晶组分的结晶行为 ,导致共混物力学性能的改变[1～ 4] .在ＰＰＳ/ＰＡ6共混物中 ,由于ＰＰＳ的熔点和熔体结晶温度都比ＰＡ6的高 ,共混物熔体降温结晶ＰＰＳ是在ＰＡ6熔体存在下发生结晶 ,而ＰＡ6是在…     

受限高分子薄膜界面动力学与缠结的关系

通过Monte Carlo模拟结合原始路径分析(PPA)的方法,阐述了缠结高分子薄膜的界面动力学与缠结程度的关系.研究发现,以吸附势能的临界值εwc≈-0.6 kBT附近为界,当墙壁-高分子作用势能从弱吸引到强排斥变化时,界面层中的链移动快于中心层,只有当墙壁的吸引作用增强到一定程度时,界面层中的链移动才会慢于中心层.界面动力学受到促进或阻碍可能与界面层和中心层的缠结程度直接相关:界面层的缠结程度保持在本体水平上基本不变;中心层的缠结程度在强吸引表面上低于界面层,而在弱吸引和排斥表面上高于界面层.此外,中心层和界面层中高分子链受限程度的变化对薄膜界面动力学行为的转变产生一定影响.对于薄膜中链密度分布情况随墙壁-高分子作用势能变化的分析为相关的物理化学机制提供了理论依据.