线性和非线性聚合物的相分离

分子共混物从20世纪60年代开始,引起很多科学家的兴趣.加工过程中,聚合物相分离过程中的热力学和动力学起了重要的作用,赋予了共混物一定的形貌,提供了很多人们需要的功能.关于聚合物的相分离问题,近年来无论在实验还是在理论上都得到了很大的发展.聚合物相分离的热力学是以Flory-Huggins的平均场理论为基础,动力学以CHC(Cahn-Hilliard-Cook)的线性理论为基础.在本文中,我们对亚稳相分离SD(Spinodal Decomposition)的热力学和动力学都进行了考察.描述了测量二元共混物的浓度涨落的静态散射实验,给出了在二元共混物体系的SD的近期理论计算.首先,从普适的Langevin方程推导CHC理论,从而给出CHC的唯象的平均场理论的微观图象.然后介绍模式耦合计算,从而将SD理论扩展到非线性区域.通过将短期SD分解与高分子共混物的对比揭示了定量计算的本质.最后,讨论了一些近年来在剪切场下相行为的研究以及该领域可能的发展方向.     

具有超支化结构的聚醚型脂肪族聚氨酯弹性体的合成与表征及力学性能研究

用聚四氢呋喃醚二醇、端羟基超支化聚酯(HB-20)、异佛尔酮二异氰酸酯和1,4-丁二醇,合成了含有超支化结构的聚醚型脂肪族聚氨酯(PU)弹性体.通过Flory-Rehner公式计算了体系的交联密度;用FT-IR、WAXD和DSC表征了超支化PU的氢键化程度和形态.实验结果表明,在PU弹性体中引入少量的HB-20,能提高氨基甲酸酯羰基的氢键化程度和软硬段间的微相分离程度,从而显著提高材料的拉伸强度.由于氢键化程度和交联密度双重效应的影响,含6 wt%HB-20的聚醚型PU与不含HB-20的PU相比拉伸强度提高了2倍多,达到37.9 MPa,断裂伸长率仍高达414%.     

PMMI/PVDF共混体系相分离的时温依赖性

用小角激光光散射(SALLS)研究了聚(N-甲基甲基丙烯酰亚胺)/聚偏氟乙烯(PMMI/PVDF)共混体系的相分离行为.通过升温法获得了PMMI/PVDF体系的浊点温度,发现体系的浊点温度强烈依赖于升温速率,呈明显的非线性关系,即升温速率大于1 K.min-1时,升温速率是影响I(t)的唯一因素;升温速率较小时,高分子链松弛速率的差别得以体现,则该情况下升温速率与松弛速率共同影响浊点温度.该体系具有典型的最低临界共溶温度(LCST)特征.恒温法相分离结果表明,在实验温度范围内该体系相分离行为对温度的依赖性遵循时温叠加(time-temperature superposition,TTS)原理.     

嵌段聚合物微相分离后期相区粗化过程的格子Boltzmann研究

在自由能形式的格子Boltzman模型基础上,通过自洽场理论的引入,实现了对嵌段共聚物的模拟.首先,将本模型的模拟结果与动态自洽场的结果进行了比较并得到了一致的结果.应用此模型,研究了对称二嵌段共聚物微相分离后期的相区尺寸增长指数的影响因素.并探讨了分相后期,相区尺寸随时间的增长指数与高分子链长和Flory-Huggins相互作用参数的关系.模拟结果表明,相区的后期增长机理与Flory-Huggins相互作用参数关系不大.此外发现高分子链长的改变会影响相区尺寸增长指数,这与基于Ginzburg-Landau方程的模型结果不同.然而,链长的影响远小于流体黏度的影响,流体的黏度是影响相区后期增长指数的重要因素.     

基于聚噻吩/聚己内酯共混物的有机薄膜晶体管

选择聚3-己基噻吩(P3HT)/聚己内酯(PCL)双晶共混体系制备了不同配比的共混物有机薄膜晶体管。电学性能研究发现,随着共混物中P3HT含量降低,薄膜晶体管的场效应迁移率、开关电流比和阈值电压等性能缓慢降低。当P3HT质量分数为40%时,共混物薄膜仍具有较好的场效应性能,迁移率为0.008 cm²·V^-1·s^-1,开关电流比为5×10³,阈值电压为45.5 V。原子力显微镜测试结果表明:共混物成膜时发生明显的垂直相分离,在界面处形成连续的半导体层,有利于载流子传输。     

聚芳醚腈-聚硅氧烷嵌段共聚物的合成

采用4-烯丙基-2-甲氧基苯酚(Eugenol)为端基的聚二甲基硅氧烷与氟代苯端基含杂萘联苯结构聚芳醚腈,以碳酸钾为催化剂,二甲基亚砜与邻二氯苯为溶剂的条件下进行芳香亲核取代反应(SNAr),合成了一种高分子量的聚芳醚腈-聚硅氧烷嵌段共聚物,并采用FTIR和1H-NMR对该产物的结构进行了表征.DSC测试结果表明该类嵌段共聚物具有两个玻璃化转变温度(Tg),分别为-98～-90℃和255～287℃,而且共聚物具有优良的耐热性,10%的热失重温度(Td)在450℃以上.采用原子力显微镜和透射电镜观测发现该共聚物存在明显的相分离特征.     

相分离法制备聚碳酸酯/聚乳酸复合微球与调控

聚碳酸酯(PC)、聚乳酸(PLA)及三氯甲烷(CHCl3)混合作为油相,聚乙烯醇(PVA)溶液作为水相,通过相分离法制备PC/PLA复合微球.研究CHCl3浓度、水油比、PVA质量分数及PC/PLA质量配比对形成的PC/PLA复合微球形貌、结构的影响.实验结果表明:最佳的相分离实验条件为CHCl3浓度为2g/mL、水油...     

基于稀疏数据的液-液相分离凝聚物形态快速分析方法

细胞内液-液相分离现象与细胞内的多种生物过程有关，分析研究相分离的现象及机理可为调控细胞生理过程和药物研发提供参考和策略。相位成像技术因在无色透明物体的非接触、免标记定量化观测方面具有巨大优势而被用于液-液相分离的研究中；但是，在该技术中，样本厚度与其折射率耦合一起，形态分布需经相应算法反演获得，其分析效率较大程度上取决于数据采集量、计算处理时间和精度等。为满足生命科学研究领域对实时获取相分离凝聚物形态信息的需求，本文提出了一种仅需两幅相位图的三维形态快速反演方法，相应设计了一种由单个图像传感器实现双路光信息采集的干涉相位成像系统。提出的形态重构算法对数据采集要求宽泛，通过布置控制点，运用数学变换解算其沿两个非正交方向投影的平面像素坐标与其三维空间坐标的映射关系，由此计算反演得到像素点对应的三维坐标从而实现凝聚物形态的分离重建。     

系列势阱深度下二元Lennard-Jones液体相分离程度的分子动力学研究

相分离是一种十分常见的现象，并得到了人们的广泛关注，但是究竟在怎样的微观相互作用下液体会产生相分离，其程度又是如何，仍然需要研究．本文通过分子动力学方法对系列势阱深度下二元Lennard-Jones液体进行了模拟研究，获得了液体相分离程度随两类原子势阱深度比值k的变化情况，给出了微观相分离下液体中同类原子聚集单元的典型图像，考察了相分离情况与原子间相互作用之间的关系．模拟所得的物理量包括各k值下平衡态液体中每个原子的最近邻原子是同类原子的几率的平均值、同类原子聚集单元的平均大小和所包含原子数的平均值、各瞬态图像中最大尺寸的聚集单元的平均大小和包含的原子数的平均值．上述物理量随k的增加都表现出了先缓慢增加，再快速增加，最后又变缓的变化特征．将这些量的变化特征与各k值下液体的瞬态图像和同类原子聚集单元的最大尺寸相结合，表明随着k的增加，二元Lennard-Jones液体依次能够出现没有相分离、微观相分离和宏观相分离3种状态．而且给出了液体从没有相分离向出现微观相分离的转变点和从出现微观相分离向出现宏观相分离的转变点所对应的k值，分别为2.47和2.89，揭示了液体出现微观相分离和宏观相分离...     

微相分离结合氢键复合构筑弹性体

通过嵌段聚合物的微相分离和高分子氢键复合,使用聚苯乙烯-b-聚丙烯酸-b-聚苯乙烯(SAS)三嵌段聚合物和聚氧化乙烯(PEO)均聚物构筑了具有多层次结构的弹性体(SA/E).聚丙烯酸(PAA)与PEO形成柔性的氢键复合物(PAA/PEO),刚性的聚苯乙烯(PS)与PAA和PEO不相容而发生微相分离,PS作为交联点连接着柔性的PAA/PEO.与PAA/PEO氢键复合物相比,SA/E弹性体力学性能明显提升,通过控制PS质量分数可调节弹性体的模量和强度等力学性能. SA/E弹性体表现出湿度敏感性.并且弹性体经拉伸训练后可获得一定的取向性,弹性回复率保持在98%以上.本弹性体在湿度传感、柔性器件、医用材料等领域具有潜在应用,为构筑新型弹性体提供思路.