PNIPAM微凝膠體系的流變學(xué)與量熱學(xué)研究.pdf

1、膠體粒子的熱波動(dòng)與小分子的運(yùn)動(dòng)很相似，所以常被類比于小分子或原子來模擬玻璃與晶體的結(jié)構(gòu)或動(dòng)力學(xué)問題。與硬球膠體相比，軟球膠體能夠?qū)崿F(xiàn)更廣范圍內(nèi)膠體粒子密堆積類型的觀察，其中聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）是一種溫敏性微凝膠，其粒徑能夠在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)發(fā)生很大的變化，這種性質(zhì)為有效地調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)行為提供了方便，為了更好地運(yùn)用膠體體系來模擬材料，可以通過實(shí)驗(yàn)手段對(duì)膠體粒子的性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控：改變組成單體的比例及種類。本文通過流變學(xué)技術(shù)

2、，對(duì)兩種共聚單體丙烯酸（AA）與甲基丙烯酸甲酯（MMA）對(duì)PNIPAM體系濃懸浮液的機(jī)械及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究，通過量熱學(xué)方法對(duì)膠體體系中的固-液轉(zhuǎn)變與傳統(tǒng)玻璃化轉(zhuǎn)變進(jìn)行了比較，本研究能夠提高充分利用膠體作為模型材料的能力，為設(shè)計(jì)材料結(jié)構(gòu)及優(yōu)化材料性能提供指導(dǎo)作用，有利于更深刻地理解玻璃化轉(zhuǎn)變與膠體體系中固-液轉(zhuǎn)變的關(guān)系。
　　研究發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6wt％的共聚物P(NIPAM-co-AA)微凝膠濃懸浮液隨AA含量的增加，體系體積

3、分?jǐn)?shù)先升高后降低，固-液轉(zhuǎn)變溫度、屈服應(yīng)力、粘度也均先升高后降低。AA含量較少時(shí)主要起到了親水作用，含量較多時(shí)由于離子濃度增大導(dǎo)致體系滲透壓的升高，粒子溶脹性能下降，有效體積分?jǐn)?shù)降低導(dǎo)致體系機(jī)械性能的降低。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6 wt%的P(NIPAM-co-MMA)微凝膠濃懸浮液隨MMA含量的增加體系體積分?jǐn)?shù)先降低后升高，固-液轉(zhuǎn)變溫度、屈服應(yīng)力、粘度均先降低又升高。MMA含量較少時(shí)疏水作用占主導(dǎo)地位，含量較多時(shí)又起到了“添加劑”的作用，體系“

4、強(qiáng)度”提高而“韌性”降低。通過量熱學(xué)方法對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2wt%、0.5wt%、1.0wt%、2.0wt%、3.0wt%、6.0wt%、10.0wt%及15.0wt%的P(NIPAM-co-AA)微凝膠懸浮液及濃懸浮液中發(fā)生的固-液轉(zhuǎn)變進(jìn)行了探討，結(jié)果表明體系中的親-疏水轉(zhuǎn)變與固-液轉(zhuǎn)變是兩個(gè)獨(dú)立的過程，能夠通過流變學(xué)與量熱學(xué)的直接對(duì)比區(qū)分開來，在稀懸浮液及濃懸浮液中粒子與水分子間的作用方式有很大不同，結(jié)果也說明了濃懸浮液中發(fā)生的固