星型嵌段高分子膠束及納米粒子填充嵌段高分子相行為的自洽場理論研究.pdf

1、本研究將目前廣泛用于預測嵌段共聚物熔體平衡自組裝相結(jié)構(gòu)的自洽平均場理論(self-consistent field theory,SCFT),推廣應(yīng)用到研究嵌段共聚物及其混物在溶液中的自組裝相行為。主要考察了含有兩個疏水段的兩親性星型ABC三嵌段共聚物在稀溶液中的聚集行為,以及兩親性星型ABC三嵌段共聚物與其相應(yīng)的兩嵌段AB共聚物共混體系在稀溶液中的相行為。對于最簡單的兩親性AB兩嵌段共聚物,在稀溶液中會自組裝形成大小形狀不同的球狀膠束

2、、微管或囊泡等等。而含有兩個疏水段的兩親性星形ABC三嵌段共聚物在溶液中的聚集行為更加復雜,所形成的相形態(tài)更加豐富。特別是在適當條件下,其中的兩個疏水嵌段之間會進一步發(fā)生微相分離。因此,在由疏水嵌段所形成的膠束核區(qū)域會細分成微區(qū),形成多腔膠束(multicompartment micells),例如漢堡型膠束、多腔的棒狀膠束(segmented wormlikemicelles)、長豆的蠕蟲狀膠束(bead-on-spring mice

3、lls)、懸鉤子狀膠束(raspberry-likemicelles)等,這種結(jié)構(gòu)在兩親性兩嵌段AB共聚物膠束未曾發(fā)現(xiàn)。當兩親性星型ABC三嵌段共聚物同相應(yīng)的兩嵌段AB共聚物共混之后,共混體系在稀溶液中的相行為會發(fā)生較大改變。例如:因為親水部份組份的增多,只有短的膠束形;此外,在此共混體系中發(fā)現(xiàn)了一個新的橢圓環(huán)形結(jié)構(gòu),其中的環(huán)狀結(jié)構(gòu)核的部份由星形共聚物組成,兩嵌段AB共聚物分布在長軸兩則。
　　 本文運用自洽平均場理論模擬了球狀

4、納米粒子填充嵌段共聚物復合體系的相形態(tài),經(jīng)過納米粒子雜化后的聚合物材料可以大大提高各種性能,而性能與形態(tài)是密切相關(guān)的,所以為了得到性能優(yōu)越的聚合物材料,必須精確調(diào)控復合物的相形態(tài)。由于加入的納米粒子的影響,使得影響性能的因素會變得更加復雜,例如納米粒子的形狀、大小、對稱性、濃度等。我們希望能夠通模擬去了解這些因素對形態(tài)的影響,初步的研究結(jié)果表明:對于對稱鏈長的兩嵌段共聚物,中性的納米粒子主要分布在層狀相的界面中間,隨著納米粒子數(shù)量的增加

5、最終會導致不能得到完美的層狀相。而當納米粒子與其中一種嵌段具有吸引相互作用時,納米粒子會分布在相應(yīng)的層狀相的中間,并且隨納米粒子數(shù)量增加,會使嵌段共聚物的形態(tài)由原來的層狀相轉(zhuǎn)變成柱狀相。最后,模擬溶劑蒸發(fā)過程對兩嵌段共聚物薄膜形態(tài)的影響。對于一般的嵌段共聚物制膜成形方法,溶劑是必不可少的成份之一,因此,溶劑的蒸發(fā)過程對于嵌段共聚物最終的形態(tài)及性能有極大的影響。通過適當控制溶劑的蒸發(fā)速度及使用它來退火可以得到大范圍不含缺陷的共聚物薄膜。運