SiO2粒子对PMMA/SAN共混体系相分离行为的影响

采用小角激光光散射(SALLS)并结合动态流变学方法,考察了气相法二氧化硅(SiO2)粒子的加入对聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯-丙烯腈无规共聚物(PMMA/SAN)共混体系相行为的影响,得到了添加SiO2粒子前后的相图,发现SiO2粒子对基体相行为的影响与基体的组成有关.对PMMA/SAN(60/40)体系,加入SiO2粒子后相分离温度上升,但并未改变相分离机理,仍为亚稳单相分解过程(spinodal decomposition,SD);而对于PMMA/SAN(30/70)体系,加入SiO2粒子后却降低了体系的相分离温度.该现象可能是SiO2粒子和基体组分界面间组成与PMMA/SAN共混物基体组成的差异造成的.     

振荡剪切流场下PS/PVME/SiO2复合物的相行为

利用光学显微镜-剪切台联用系统研究了振荡剪切流场下聚苯乙烯（PS）/聚甲基乙烯基醚（PVME）/二氧化硅（SiO₂）纳米粒子复合物的热力学稳定性. 结果表明,小振幅振荡剪切可导致PS/PVME共混物出现类似在稳态流场下的剪切诱导相容及剪切诱导相分离现象. 共混体系存在临界振荡频率ω_c,当振荡频率低于ω_c时,发生剪切诱导相分离（SID）行为,反之发生剪切诱导相容（SIM）行为. SiO₂纳米粒子的加入使复合体系的相容性提高. 存在一个临界SiO₂纳米粒子含量φ_c,当SiO₂纳米粒子含量高于φ_c时,复合体系中不存在临界振荡频率ω_c,低振荡频率下的剪切诱导相分离得到抑制. 此外,复合体系的上述行为与升温速率和共混物组成密切相关.     

反相微乳液模板原位聚合制备纳米氯化银/聚甲基丙烯酸甲酯及其结构表征

用甲基丙烯酸甲酯(MMA)作油相,反相胶束微乳液作为模板,制备了纳米氯化银(AgCl)粒子,再进行原位聚合制备了纳米氯化银/聚甲基丙烯酸甲酯(AgCl/PMMA)复合材料.透射电镜(TEM)分析表明,纳米AgCl的尺寸为20～80 nm.扫描电镜(SEM)测试表明纳米AgCl粒子均匀地存在于PMMA基材中.红外分析证明,胶束中水和表面活性剂AOT的羰基在MMA聚合后微观环境发生变化,纳米粒子同聚合物之间有吸附行为.动态力学(DMTA)分析复合材料,发现纳米AgCl粒子与聚合物之间存在强烈相互作用,形成了中间相层(interphase layer),改变了聚合物的动态力学性能.     

聚甲基丙烯酸甲酯与聚醋酸乙烯酯共混的红外光谱研究

用红外光谱(FTIR)研究了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与聚醋酸乙烯酯(PVAc)共混体系相容性,在160℃以上共混体系发生相分离;分相体系与非分相体系的FTIR谱明显不同;共混体系的FTIR谱不能从两统组分红外光谱简单加和得到;结果表明大分子构象发生了变化,PMMA/PVAc体系相容可能是大分子构象熵变所致。     

结构可控的聚合物长短刷接枝纳米粒子

通过RAFT聚合制备了一系列窄分子量分布的聚(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷)(PTEPM)-b-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)嵌段共聚物和PTEPM、PMMA低聚物.将具有不同PMMA分子量的2种PTEPM-b-PMMA共聚物与低聚物PMMA或PTEPM进行共组装(微相分离),形成片、柱、球等不同PTEPM相区结构.采用盐酸气氛处理,PTEPM相区水解交联形成倍半硅氧烷SiO1.5内核,分离纯化得到聚合物长短刷接枝纳米粒子.使用这种相分离-交联-分散制备方法,调节嵌段共聚物分子结构和三组分比例,可实现聚合物接枝纳米粒子内核形状和尺寸、接枝密度、长短刷比例、长刷长度的精确调控.这些纳米粒子是研究聚合物纳米复合材料结构-性能关系的理想模型体系.     

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。     

Flory状态方程理论研究PS/PMMA/SAN相行为

将改进的Flory状态方程理论(EOS)引入含“分子内链段排斥性相互作用”的高分子共混物中,研究含无规共聚物的三元共混体系聚苯乙烯(PS)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚苯乙烯-丙烯腈(SAN)无规共聚物的相行为,建立相应的适用于含无规共聚物三元共混体系Spinodal方程.用PS、PMMA、PAN的特征参数及其链段间相互作用参数分别计算相应共聚物的特征参数,由二元相互作用模型计算均聚物-共聚物间的相互作用能参数.在运用EOS理论研究三元均聚物共混体系相行为基础上,进一步预测PS/PMMA/SAN体系的相行为,计算并绘制不同温度下的Spinodal曲线并进行实验验证,理论计算与实验结果吻合.结果表明,EOS理论可以克服经典平均场理论的缺陷,成功描述含分子内排斥作用共混体系相行为与共聚物组成及温度之间的关系.     

聚甲基丙烯酸甲酯/聚(异戊二烯-co-苯乙烯)核壳纳米乳液的合成与直接氢化方法的研究

利用可控微乳液法合成粒径19~200 nm,且呈球状分布均匀的聚甲基丙烯酸甲酯/聚(异戊二烯-co-苯乙烯)(PMMA/PIS)核壳纳米粒子,通过水合肼产生原位氢的技术,对合成的PMMA/PIS乳液体系进行直接常压氢化,对影响氢化度的因素、聚合物氢化前后结构、热性能进行了研究.结果显示,聚合物粒径、水合肼及双氧水用量等都是影响聚合物的氢化度的因素.研究发现,氢化以PMMA为核,PIS为壳的核壳结构乳液可以显著提高PIS氢化程度,减少氢化过程中凝胶产生.利用FTIR、~1H-NMR、Na_2S_2O_3滴定法测定了乳液的氢化度.结果表明,当聚合物粒径小于200 nm时,乳液氢化度可达到95%以上,且无凝胶现象产生.GPC结果证明了反应是氢化而非凝胶过程.利用TEM、DLS测试了氢化后乳液的核壳结构和粒径.实验结果显示,PMMA/HPIS为核壳纳米结构.TGA结果显示,当氢化度为98%时,聚合物耐热性提高41°C.     

SiO2/PVAc无机-有机复合微球的合成及其膜性能研究

以纳米二氧化硅粒子(SiO2)为稳定剂,在少量反应型阴离子乳化剂——烯丙氧基羟丙磺酸钠(HAPS)作助稳定剂的情况下,制备了具有草莓型结构的二氧化硅/聚醋酸乙烯酯(SiO2/PVAc)无机-有机纳米复合微球.研究表明,纳米SiO2与PVAc的氢键作用是形成这种单分散草莓型SiO2/PVAc无机-有机纳米复合微球的关键.透射电镜(TEM)观察显示,纳米SiO2吸附在PVAc表面,形成草莓型结构.讨论了纳米二氧化硅溶胶的种类和用量、乳化剂种类对复合微球形态及其膜性能的影响,并讨论了复合微球的形成机理.     

纳米碳/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的研究

采用脉冲激光轰击浸于流动液相中固体靶的方法,直接连续制备了纳米碳/PMMA的乙酸乙酯溶液,经浇膜法得到了纳米碳/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料.光谱分析表明复合体系中存在某种作用,导致该复合材料的玻璃化转变温度明显下降.透射电镜结果表明纳米碳可与聚甲基丙烯酸甲酯形成核/壳结构,使得纳米碳均匀分散于聚合物基体中.热分析结果表明纳米碳的加入对聚甲基丙烯酸甲酯的热分解性能没有显著影响.     

聚肽-壳聚糖复合体系的自组装行为研究

以聚肽、壳聚糖为原料,制备复合纳米粒子,采用透射电镜、动态激光散射仪及Zeta电位分析仪、荧光光谱仪对制备成的聚肽-壳聚糖复合体系纳米粒子的形貌、粒径、Zeta电位及临界胶束浓度等自组装行为进行表征,结果表明:聚肽-壳聚糖复合体系纳米粒子是具有壳-核结构的球型粒子;纳米粒子平均粒径为240nm,粒径分布较均匀,稳定性较好;复合体系中聚肽的临界胶束浓度为4.55×10-4mg/mL.     

聚甲基丙烯酸甲酯/聚(苯乙烯-丙烯腈)共混体系相分离的特征动态流变响应

采用动态流变学方法,结合小角激光光散射(SALLS)测定,对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚(苯乙烯－丙烯腈)(SAN)共混体系的动态流变行为与相分离的关系进行了研究.发现在低频区域,时温叠加失效与共混物体系发生相分离有关,时温叠加失效温度T_b与用SALLS测定的浊点温度T_c一致,用低频区域动态储能模量G'与频率的关系[1gG'～lg(α_T)]偏离线性粘弹模型或时温叠加失效温度表征PMMA/SAN共混体系的相分离是有效的.     

粒子-聚合物相互作用与粒子-粒子相互作用对聚合物基纳米复合物力学性能的影响

聚合物基纳米复合物(PNCs)具有比传统高分子材料更加优异的光学、力学、热力学等性能,广泛应用于各个工程领域.而纳米粒子(NPs)对材料性能提高的机理则是当前聚合物纳米复合物领域研究的重要问题,聚合物纳米复合体系相互作用的影响因素众多,至今尚未明确并完整建立复合体系相互作用与性能增强之间的关系.本文总结了近年来关于纳米粒子填充聚合物基体力学性能的研究,从粒子-聚合物相互作用和粒子-粒子相互作用角度阐述了聚合物纳米复合体系力学性能的增强机理,并根据体系中不同的结构关系分别总结了聚合物/未改性纳米粒子复合体系和聚合物/聚合物接枝纳米粒子复合体系中影响力学性能的因素.该部分内容具有重要的理论和实践意义,有助于构建复合体系微观结构与宏观性能之间的关系,进而对微观层面调控PNCs的力学性能提供指导.     

聚甲基丙烯酸甲酯/聚(苯乙烯-马来酸酐)共混体系相分离的流变学行为

采用动态流变学方法, 对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚(苯乙烯-马来酸酐)(PSMA)共混体系的相行为进行了研究. 相分离温度由动态储能模量对温度曲线斜率的转折点确定. 结果表明， 表观相分离温度有很大的频率依赖性, 因此， 动态流变学方法应用于相分离温度测定时要外推到频率为零.     

纳米层状双金属氢氧化物改性PU/PMMA的制备及其弛豫行为

采用原位聚合法,制备了聚氨酯(PU)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/层状双金属氢氧化物(LDH)纳米复合体系(PU/PMMA/LDH).通过广角X射线衍射(WXRD)、透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征,并通过热失重(TGA)、动态力学分析(DMA)和宽频介电谱(BDRS)研究了LDH含量(φ)对PU/PMMA体系热稳定性和弛豫行为的影响.结果表明,当φ<1 wt%时,LDH在聚合物基体中以剥离结构为主,PU/PMMA/LDH体系的玻璃化温度(Tg)降低,最大损耗因子(tanδmax)增大;而当φ>1 wt%时,LDH在聚合物基体中以插层结构为主,插层结构对聚合物分子链的限制使复合体系的Tg升高、tanδmax降低.LDH表面与PU硬段间的氢键作用,使复合体系的α介电弛豫转变随φ增加而向高温方向移动,弛豫过程激活参数增大.     

聚氨酯／聚甲基丙烯酸甲酯互穿聚合物网络的研究

本文对(蓖麻油-聚乙二醇)聚氨酯/聚甲基丙烯酸甲酯(PU/PMMA)互穿聚合物网络(IPN)体系进行了研究.实验结果表明:IPN的力学性能受网络化学构型控制.在PU/PMMA为25/75时,应力-应变曲线出现屈服点,产生类似皮革行为,并在此点抗张强度最高,表现明显的协同效应.动态力学性能及电镜均证明该体系相分离十分严重,通过加入扩链剂及网间交联剂能显著改善两组分相容性,其中网间交联剂效果最好。     

多嵌段共聚物/纳米粒子杂化多级结构的光学性能

结合耗散粒子动力学模拟和时域有限差分方法,研究了A(BC)_n多嵌段共聚物和纳米粒子共混体系的自组装行为及其光学性能,分析了纳米粒子体积分数和嵌段间相互作用强度对自组装形貌及其光学性能的影响。结果表明,A(BC)_n多嵌段共聚物/纳米粒子共混体系可形成有机/无机杂化的多级结构,改变纳米粒子的体积分数和嵌段间相互作用强度可以调控纳米粒子的分布及其相应的多级结构。不同尺度的结构对不同频率光的反射作用有明显区别,而纳米粒子的加入显著增大了反射峰的强度和宽度。改变纳米粒子的分布可调控反射峰的强度和宽度。     

水溶性高分子分子量对其与电荷稳定的胶体分散体系的混合体系相行为的影响

利用同步辐射小角X射线散射技术,对不同相对分子质量的水溶性高分子聚氧化乙烯(PEO)与电荷稳定的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)乳胶的混合体系的相行为进行了研究。 PEO与PMMA乳胶混合体系的相行为与体系中乳胶粒子的体积分数和PEO的浓度相关。 在一定乳胶粒子体积分数下,在较低PEO浓度下,混合体系保持均匀分散性。 而当PEO浓度高于某一临界浓度时,混合体系将发生相分离,生成集团相或者形成面心立方(FCC)晶体结构。 PEO相对分子质量的大小也是影响混合体系相行为的重要因素。 当PEO的相对分子质量较高时,混合体系发生相分离所对应的临界PEO浓度较低。 除此,PEO相对分子质量对混合体系的结晶行为也有影响。 在低乳胶粒子体积分数下,较高相对分子质量的PEO容易使乳胶粒子结晶。 相反的,在较高乳胶粒子体积分数下,较低相对分子质量的PEO容易使乳胶粒子堆积形成结晶结构。     

远离临界组成的聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯-丙烯腈无规共聚物共混薄膜表面相分离动力学

采用温控原子力显微镜方法,在线跟踪了远离临界组成聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯-丙烯腈无规共聚物(PMMA/SAN)共混薄膜的表面相分离行为,并研究了其动力学规律。 结果表明,在SAN含量为70%的样品中观察到了表面相分离行为,其过程可分为早期、中期和晚期3个阶段,分别对应特征化的标度指数:早期结果验证了Cahn线性理论,即标度指数为零;中期相行为主要受“碰撞-扩散”机理控制,因此表现出1/3的标度指数;在相分离后期,流体动力学主导了相区的生长和归并行为,此时标度指数变为2/3。 我们的研究结果对于深刻理解高分子相行为具有积极作用,并将对高分子薄膜加工提供必要的指导。     

羧化聚苯醚和聚苯乙烯共混物的形态研究

研究了同时具有最高临界互溶温度和最低临界互溶温度的羧化聚苯醚／聚苯乙烯共混体系随退火温度的变化而发生的相形态结构的变化．研究了此共混体系的相分离机理．并发现了此特殊共混体系低温和高温区的相分离机理是不同的．从分子的结构和分子间特殊相互作用上探讨了此共混体系产生特殊相行为的原因．