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。     

高分子共混物梯度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该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.继续减小诱导界面间距,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.     

高分子相分离的分子动力学模拟

用粗粒化分子动力学(MD)模拟方法从分子层次研究两组分聚合物共混体系相分离过程中的动力学. 在相分离初期, 相区尺寸不随时间增加而变化; 在相分离中期, 相区尺寸与时间有很好的标度关系, 标度指数(α=1/3)符合Lifshiz-Slyozov提出的以扩散为主导的蒸发-凝聚机理的标度预测; 在相分离后期, 体系实现宏观相分离, 相区尺寸不再随时间改变而变化. 体积分数小的高分子链尺寸在相分离过程中先收缩再扩张, 在实现宏观相分离后, 高分子链尺寸又回到本体状态尺寸.     

粘度对聚合物共混物相分离动力学的影响研究

模拟了粘度反差二元流体混合物的相分离,考察了粘度对相分离动力学的影响,发现相区域的增长主要由粘度较大的组分所控制,合理地解释了粘度效应所导致的一些实验现象.证明了即使组分间的粘度比很大,也没有出现反转相结构,说明在不施加剪切流场情况下,粘度反差不是形成反转相的原因.     

橡胶改性环氧树脂的固化诱导相分离

研究了一种新型的液体橡胶ZR与环氧树脂的固化反应诱导相分离过程,分别通过时间分辨的激光光散射、光学显微镜研究了两相结构的发展,并用DSC跟踪该体系的固化动力学。结果表明,该固化反应经历了不稳相分离过程(spindodal decomposition),固化动力学过程与相分离过程有强烈的依赖性,固化速度越快,橡胶相尺寸越大;并且当环氧固化反应转化率达80％时,橡胶相结构基本得以固定,最终得到双连续结构。     

RIM聚氨酯脲的微相分离的DSC研究—硬段结构和含量对微相…

用ＤＳＣ法研究了二乙基甲苯二胺和４，４＇－二氨基二苯基甲烷扩链的硬段含量为２７％－６０％的两个系列的反应注射成型聚氨酯脲弹性体的微相分离，聚合反应动力学对ＲＩＭ ＰＵＵ的微相分离有很大影响，随着硬段浓度的增加微相分离程度下降，ＭＤＡ扩链系列聚合总反应速度快，微相分离驱动力弱，在硬段生成反应比软段生成反应快的条件下，该系列的微相分离程度较低，聚合总反应快，且硬段间氢键化作用很强的性质造成ＲＩＭ ＰＵ     

全高分子太阳能电池活性层相分离结构调控

全共轭聚合物太阳能电池具有给受体能级可调、吸收范围宽及可溶液加工等优势,已经成为太阳能电池领域发展趋势.在开发高性能材料及器件结构优化的推动下,能量转换效率已经突破9%.然而,共轭聚合物分子刚性及分子结构各向异性等特点,导致全共轭聚合物共混体系相分离及结晶行为复杂,相区尺寸及界面处分子取向可控性差,难于深入理解并认识活性层结构对器件光物理过程的影响.本文从热力学及动力学角度入手,详述了全共轭聚合物共混体系相分离结构、相区尺寸及界面分子取向的可控调节.共混体系中分子迁移能力及溶液相分离类型是影响相分离结构的本质因素,并通过改变给受体比例及分子规整度等实现了孤岛、双连续及互穿网络结构的构筑.同时,通过添加第3组分调节溶剂-溶质分子间相互作用或聚合物分子间相互作用,在不降低活性层结晶性的基础上实现了相区尺寸的调控.最后,利用附生受限结晶原理及溶液状态,通过改变分子运动能力及在溶液中聚集程度,实现了由edge-on到face-on取向的转变.     

反应诱导相分离过程的超声波在线跟踪

利用高频超声波对多相体系的界面Rayleigh散射作用实现了反应诱导相分离过程的在线跟踪.新技术用来跟踪环氧树脂在聚乙二醇介质中的固化反应,研究体系在不同浓度、不同反应介质、不同固化剂用量以及不同反应温度下的相分离过程.在对旋节线相分离模式深入分析的基础上,提出了双函数模型来描述相分离过程.将超声波散射强度与相分离速率函数以及相离散速率函数相结合,所得到的数学模型合理解释了超声波跟踪数据.跟踪技术发现,反应体系的浓度对相分离的速率和相结构的离散程度有很大影响,高浓度下的固化反应抑制了相分离,使相结构保持高的连续性;在高浓度和PEG2000介质中发现了l(t)滞后现象,证明了旋节线相分离的分离机理;环氧树脂与固化剂重量比为4/1时,相分离达到最佳状态;升高反应温度,固化反应速率提高快于相分离速率的提高,相分离被固化反应所抑制.新的技术将散射强度与微相结构中的离散程度对应起来,从而能实时分析相分离过程中微相结构的变化过程,为相分离的控制提供实验依据.     

聚醚砜改性环氧体系的聚合诱导相分离行为: 固化机理的影响

对聚醚砜(PES)改性环氧体系在两种不同固化机理(逐步聚合和链增长聚合)的情况下的聚合诱导相分离行为进行了对比研究. 采用光学显微镜、时间分辨激光光散射、流变仪等手段对相分离的全过程进行了跟踪. 结果表明, 小分子的扩散行为是控制相分离的主要因素, 对于逐步聚合体系扩散主体为环氧低聚物, 而链增长聚合体系扩散主体为环氧单体. 在高含量PES(SPES-20%)体系中, 光散射结果显示了黏弹相分离的过程且相分离的特征松弛时间可以用WLF方程描述; 而在低含量PES(SPES-14%)体系中可以通过光学显微镜观测到二次相分离的现象, 并由流变学研究进一步证明.     

基板界面对PS/PMMA溶液共混物溶剂挥发成膜相结构的影响

研究了PS PMMA的共混物溶液溶剂蒸发成膜时的基板界面效应 .利用扫描电子显微镜 (SEM)研究了PS PMMA(5 5 ) (W W) THF高分子共混物溶液在不同基板上通过溶剂挥发成膜的相形态结构 .通过FTIR及ATR FTIR检测了共混物薄膜及其表面的共混组成 .研究结果表明 ,成膜基板对高分子共混物溶液成膜后的相形态有很重要的影响 .控制共混物溶液体系成膜过程中的动力学因素 ,可以调控出所设想的各种复杂的相结构形态     

Shear-Induced Phase Separation of Entangled Polymer Solutions: Formation of Optically Anisotropic Strings as Precursor Structures of Shish-Kebab

Shear-induced structures were investigated for both ultrahigh molecular weight atactic polystyrene (UHMWaPS) and linear polyethylene (UHMWPE) solutions, which were entangled but homogeneous without shear flow, as a function of shear rate ( ) or time after a step-up shear flow. For the PE solutions, the shear flow was imposed at 124 °C which is higher than the nominal melting temperature T_nm of the solution without shear flow. At sufficiently high shear rates both solutions commonly formed highly optically anisotropic string-like structures which are composed of a series of phase-separated domains interconnected by bundles of stretched chains and aligned along the flow direction. After cessation of the shear flow the string-like structures completely disappeared in the UHMWaPS solution, recovering a homogeneous solution, while the UHMWPE solution exhibited shish-kebab structure. The results reveal a new kinetic pathway for shish-kebab formation for the entangled crystallizable solution sheared at T > T_nm which involves first formation of the phase-separated string-like domains and subsequent crystallization into shish from the bundles of stretched chain and then kebab in the demixed domains composed of essentially random coils.     

聚合物分离膜成形过程中相分离数值模拟研究进展

针对热力学、动力学、流体力学等多方面研究成果,分析多种先进的计算机模拟方法,对聚合物分离膜相分离过程的数值模拟进行介绍.从简单的二元体系到三元、四元体系,从等温传质到非等温传质,从自扩散系数到共扩散系数的应用,从一维扩散到多维扩散,对蒙特卡洛法、Lattice Boltzmann法、Cahn-Hilliard方程、物质...     

高分子体系相分离动力学及图样生成和选择

高分子共混物的混合熵很小导致其多为热力学不相容体系而发生相分离,形成特定的时空图样。本文根据多年来我们自己的研究工作并结合实例,基于时间分辨的Ginzberg-Landau 方法研究高分子复杂体系相分离动力学及图样选择,重点介绍剪切外场下高分子共混物及嵌段高分子的相分离,耦合化学反应的相分离,在弯曲曲面特别是球面上的相分离,以及TDGL与密度泛函理论的有机结合即动态自洽场理论在具有不同链拓朴结构的嵌段高分子体系中研究相分离动力学。     

热致相分离法制备聚合物微孔材料

热致相分离是一种制备聚合物微孔材料的有效方法。本文介绍了聚合物初始浓度、聚合物分子量、稀释剂、冷却速率、萃取剂、聚合物密度等因素对热致相分离法制备聚合物微孔材料的影响,并对热致相分离法制备新型微孔材料的最新研究进展进行了综述。     

Computer Simulations on the Channel Membrane Formation by Nonsolvent Induced Phase Separation

The formation of channel membrane of polystyrene‐block‐poly(4‐vinyl pyridine) block copolymer is studied by computer simulations with the nonsolvent induced phase separation (SNIPS) method. Dissipative particle dynamics is employed to study the microphase separation process and the SNIPS mechanism. Simulation results indicate that polymer concentration has a significant effect on the membrane structure. Channel membranes form in the copolymer concentration range of 44–58%. Block ratio plays an important role in shaping the membrane structure. Solvent exchange rate also affects the degree of microphase separation at each evolution stage of simulation. The time evolution of morphologies shows that the microphase separation processes happen with the following sequences: the polymer self‐assembled and many small pores appear, then they form irregular cavities and cross‐link gradually, finally the channel membrane forms. These results throw light on the formation mechanism of polymer membranes and provide insightful guidance for future membrane design and preparation.     

Unique Formation of a Crystal Phase Containing Cyclic Oligomers and Helical Polymers of the Same Monomeric Fragment

The yellow, microcrystalline compound [Cu(pymo)] (Hpymo=2-hydroxypyrimidine) has been characterized with the newly emerging technique of ab initio X-ray powder diffraction. A unique and unprecedented crystal phase containing cyclic oligomers and infinite helical polymers (see picture) of the same monomeric fragment is selectively formed upon reaction of [Cu(CH₃CN)₄][BF₄] and Hpymo with NEt₃.     

Concentric Ring Pattern Formation in a Competing Crystallization and Phase Separation Process

Spherulitic patterns usually form in the single process of crystallization in polymer blends. But when phase separation intervenes under deep quench, the radial growth of the initial spherulitic patterns tends to invert into concentric alternating crystalline‐/amorphous‐rich ring structures. Within crystalline‐rich regions, lateral lamellae orient in the tangential direction rather than in the usual radial direction. We demonstrate the determining factor for this first observed phenomenon is the concentration deviation enhanced phase separation dynamics at the growth interface of crystals.     

Cluster Formation of 1-Butanol–Water Mixture Leading to Phase Separation

Microscopic structures of 1-butanol (1-BuOH)–water mixtures in the presence and absence of salts are studied through the mass spectrometric analysis of clusters generated from the fragmentation of liquid droplets. The analysis of cluster structures provides information on the phase separation of 1-BuOH–water mixtures from the microscopic viewpoint. In a saturated solution of 1-BuOH in water, 1-BuOH exists as hydrated 1-BuOH clusters and self-associated 1-BuOH clusters. With further addition of 1-BuOH, a 1-BuOH rich phase is generated. When the salt (LiCl, NaCl, MgCl₂, etc.) coexists in the 1-BuOH–water mixtures, the cation is preferentially solvated by the 1-BuOH to form M ⁺(1-BuOH) _m or M ²⁺(1-BuOH) _m clusters: M ⁺ = Li⁺, Na⁺, Mg²⁺ = Mg²⁺, etc., m = 1, 2, 3, ... Since the formation of M ⁺(1-BuOH) _m corresponds to an increase of the self-associated 1-BuOH clusters in water, the presence of the salt induces the phase separation at lower 1-BuOH concentrations.     

高分子共混体系相分离相结构的光散射研究

本文基于Debye相关函数概念,引入一个有别于Debye型的相关函数Γ(r)=exp(-r/2D_m)cos(r/2D_m)。由此计算了散射光强变化,理论值和实验结果进行了比较,结果表明由新引入的相关函数得到的散射光强可很好地描述高分子共混体系相分离散射行为,在大波矢处具有I(q)～q~(-4)的渐近行为,相关函数的参数物理意义明确。     

甲基睾酮的控温相分离荧光免疫分析

本文报道一种新的甲基睾酮（ＭＴ）测定的免疫分析法。通过将ＭＴ与牛血清白蛋白（ＢＳＡ）偶联制得了ＭＴ全抗原ＭＴ－３－ＢＳＡ（ＡｇＭＴ）,将ＡｇＭＴ经兔子免疫获得了针对ＭＴ的多克隆抗体。与温度敏感性水凝胶偶联的抗原和游离半抗原ＭＴ竞争性地与有限量的异硫氰基荧光素标记抗体反应。根据临界析相温度以上免疫复合物沉淀的特性进行分离,降低背景干扰。该法对ＭＴ测定的线性范围在２７．５ｎｇ／ｍＬ￣１．１μｇ／ｍＬ,