嵌段共聚物的自組裝形態(tài).pdf

1、運用實空間數(shù)值求解自洽場方程組的方法,系統(tǒng)研究了線型和星型ABC三嵌段共聚物熔體的熱力學(xué)平衡有序形態(tài)及三組分三角形相圖,著重討論了高分子鏈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、鏈段的序列分布、組分間相互作用參數(shù)的大小(相分凝程度)及相互作用參數(shù)的對稱性程度等對相形態(tài)的影響;同時運用含時TDGL方程研究了嵌段共聚物在曲面特別是球面上的相分離,旨在考察自組裝有序相結(jié)構(gòu)的動力學(xué)路徑及過程.通過本文呈現(xiàn)的一幅幅系統(tǒng),涵蓋了大范圍分子參數(shù)空間的三角形形態(tài)相圖,可以幫助和指

2、導(dǎo)實驗有目的地調(diào)控分子參數(shù),篩選合適的共聚物體系,以期得到更多更新穎的嵌段共聚物納米級有序自組裝材料.主要內(nèi)容如下:通過系統(tǒng)考察線型ABC三嵌段共聚物的共聚物組成、相互作用參數(shù)、相分凝程度、不同的嵌段序列對其相結(jié)構(gòu)的影響,共發(fā)現(xiàn)七種不同的熱力學(xué)穩(wěn)定的自組裝形態(tài):包括層狀、六角晶格、核-殼型六角晶格、四角晶格、小珠粒均勻分散在層狀相中間、小珠粒均勻分散在兩層層狀相的界面、小珠粒均勻分散在柱狀相界面的六角晶格相.通常當(dāng)共聚物組成分?jǐn)?shù)和二元相

3、互作用參數(shù)彼此間差別不大時,易得到層狀相;當(dāng)其中一個組分的體積分?jǐn)?shù)較大時,分兩種情況:如果中間嵌段的組成最大,核-殼型六角晶格是最穩(wěn)定的有序相;如果兩個外端嵌段之一的體積分?jǐn)?shù)最大,則出現(xiàn)相互交替的四角晶格相.對于星型ABC三嵌段共聚物,由于嵌段A,B和C的一端必須匯聚于一個核心點,因此除了共聚物組成、相互作用參數(shù)、相分凝程度對相結(jié)構(gòu)的影響之外,顯然這種鏈拓樸結(jié)構(gòu)的約束必然會導(dǎo)致其不同于線型嵌段共聚物的相結(jié)構(gòu),但與線型ABC嵌段共聚物不同

4、的是不存在嵌段序列的影響.本文所討論的參數(shù)空間共得到九種有序相結(jié)構(gòu):六角晶格;核-殼型六角晶格;三色層狀相;三色六角形蜂窩狀相;編織圖案;8,8,4多邊形;珠粒交替分散的層狀相;10,6,4多邊形;小珠粒成直線均勻分散在兩層層狀相的界面.當(dāng)三種組分的組成差別不大時,星型嵌段共聚物的鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)約束效應(yīng)更加突出,因此在組成三角形相圖的中心區(qū)域觀察到線型ABC三嵌段共聚物中沒有出現(xiàn)的復(fù)雜相形態(tài).最后,為了研究嵌段共聚物有序自組裝結(jié)構(gòu)的微相分離