梳形嵌段共聚物體系微相結(jié)構(gòu)的密度泛函理論研究.pdf

1、嵌段共聚物的分子構(gòu)型與微相分離結(jié)構(gòu)之間的依賴關(guān)系，對(duì)聚合物材料的性能以及應(yīng)用起著關(guān)鍵的作用。梳形嵌段共聚物是一類比較典型的復(fù)雜嵌段共聚物，由于分子結(jié)構(gòu)的高度有序性以及實(shí)驗(yàn)條件的客觀限制，目前關(guān)于梳形嵌段共聚物體系的研究非常有限。本文利用聚合物密度泛函理論，針對(duì)梳形嵌段共聚物的本體和溶液，以及與其它高聚物的共混體系，系統(tǒng)研究了體積組成、鏈長、嵌段比例和溶劑性質(zhì)等對(duì)微相結(jié)構(gòu)的影響，為將來膠束的合成及應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)。主要工作如下：

2、 1、把聚合物密度泛函理論成功應(yīng)用于梳形嵌段共聚物體系中。在梳形嵌段共聚物本體中，隨著主鏈兩端自由鏈長度的增加，微相結(jié)構(gòu)從柱狀轉(zhuǎn)變?yōu)槠桨鍫?。在均勻接枝的梳形嵌段共聚物溶液中，隨著憎溶劑嵌段與溶劑間Flory-Huggins作用參數(shù)的改變，自組裝生成了球狀、柱狀以及囊泡等膠束形態(tài)。模擬計(jì)算結(jié)果分別與自洽場(chǎng)理論以及實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較，取得了一致的結(jié)論。 2、在梳形嵌段共聚物溶液體系中，首次系統(tǒng)考察了接枝密度、側(cè)鏈和主鏈長度以及溶劑性質(zhì)，

3、對(duì)自組裝膠束形態(tài)的影響。在膠束形態(tài)轉(zhuǎn)變過程中，發(fā)現(xiàn)了環(huán)狀、籠狀以及“sphere-in-vesicle”結(jié)構(gòu)的新穎膠束形態(tài)。從能量角度對(duì)膠束有序結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，長程作用項(xiàng)起關(guān)鍵作用。繪制了在選擇性溶劑中的膠束形態(tài)相圖，為將來的實(shí)驗(yàn)合成以及應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。 3、在梳形嵌段共聚物/線形憎溶劑均聚物溶液體系中，首次系統(tǒng)考察了均聚物的體積組成、鏈長度以及溶劑性質(zhì)，對(duì)協(xié)同組裝膠束形態(tài)的影響。形成的大球狀結(jié)構(gòu)膠束中，均聚物單獨(dú)聚集在膠束核

4、中央，形成一個(gè)微區(qū)，把梳形嵌段共聚物鏈段向膠束外側(cè)排擠，發(fā)生了從微觀相分離到宏觀相分離的轉(zhuǎn)變?？疾炝舜笄驙钅z束尺寸和體系能量的影響因素，為膠束的協(xié)同組裝設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。 4、在梳形嵌段共聚物/線形兩嵌段共聚物溶液體系中，首次系統(tǒng)考察了兩嵌段共聚物的體積組成、鏈長度、憎/親溶劑嵌段比例以及溶劑性質(zhì)，對(duì)協(xié)同組裝膠束形態(tài)的影響。協(xié)同組裝生成的大球狀結(jié)構(gòu)膠束中，線形兩嵌段共聚物的憎溶劑嵌段分布在膠束核的內(nèi)側(cè)，而梳形嵌段共聚物的憎溶劑嵌