含接枝型相容劑聚合物共混體系的耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、聚合物共混是常用的聚合物改性的方法之一。由于聚合物之間的共混焓較低，相與相之間易發(fā)生宏觀相分離，需要加入相容劑以改善界面特性。接枝型相容劑廣泛應(yīng)用于制備高性能的聚合物材料，但至今其結(jié)構(gòu)和組成與相容性的關(guān)系仍不明確，依賴于實(shí)驗(yàn)。由于影響因素眾多，實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行系統(tǒng)研究費(fèi)時(shí)耗力，并且共混材料在合成和加工過(guò)程中相分離時(shí)間短暫，分析儀器不能直接觀察相分離過(guò)程以及相容劑在界面的形貌、分布等情況。計(jì)算機(jī)模擬可以重現(xiàn)相分離過(guò)程的微觀狀況，為分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2、提供理論依據(jù)，并能有效地指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。
　　本文采用耗散粒子動(dòng)力學(xué)(DPD)方法研究含有接枝型相容劑的聚合物共混體系。以聚苯乙烯(PS)與尼龍6(PA6)聚合物為例，通過(guò)QSPR的方法建立對(duì)應(yīng)的聚合物A和B的粗?；Ｐ停芯拷又π凸簿畚顰-g-B及B-g-A對(duì)聚合物共混體系A(chǔ)/B的影響，探索采用DPD模擬在聚合物共混材料領(lǐng)域的應(yīng)用。論文取得以下研究結(jié)果:
　　對(duì)PS/PA6二元共混體系的粗?；Ｐ瓦M(jìn)行DPD模擬，得到了不同配比下

3、PS/PA6二元共混體系的介觀尺度相圖。隨PA6含量增大，體系出現(xiàn)了以下共混物經(jīng)典相形態(tài):體心立方的球狀形態(tài)（body centered cubic BCC）、層穿孔形態(tài)(hexagonal perforated lamellar HPL)以及共連續(xù)形態(tài)（ordered bicontinuousdouble diamond OBDD）、六角形柱狀堆積形態(tài)(hexagonal packed cylindersHPC)。其中PS/PA680

4、/20、60/40、50/50掃描電子顯微鏡(SEM)的微觀相圖與DPD模擬所得的PS/PA680/20、60/40、50/50的介觀尺度相形態(tài)吻合。
　　考察接枝型相容劑PS-g-PA6對(duì)PS/PA690/10共混體系的影響，對(duì)比加入相容劑前后的體系相態(tài)演變過(guò)程，發(fā)現(xiàn)相容劑的加入能夠加速相平衡過(guò)程。相容劑的相容效率可以采用DPD模擬計(jì)算的界面張力衡量。當(dāng)主鏈PS長(zhǎng)度固定，不論支鏈密度的大小，增加支鏈長(zhǎng)度，界面張力出現(xiàn)先降低，達(dá)到

5、最小值后增大的趨勢(shì)。故設(shè)計(jì)高效的接枝型相容劑時(shí)，增加支鏈的長(zhǎng)度比增加接枝數(shù)目對(duì)提高相容效率更有效。當(dāng)相容劑加入量一定時(shí)，接枝型相容劑會(huì)存在一個(gè)最佳的主鏈/支鏈配比，在此模擬條件下比值為2/1。
　　主鏈和支鏈在界面的分布影響界面層厚度，高效的相容劑的特點(diǎn)是能夠在界面產(chǎn)生較大的吸附層，從而增加界面厚度。對(duì)具有相同主鏈長(zhǎng)度的相容劑，接枝密度較小，接枝鏈較長(zhǎng)的相容劑能夠增加界面厚度，故相容效率較高。
　　考察反相接枝型相容劑B-g