聚合物体系软受限的相行为研究

发布时间：2019-07-25 07:42

【摘要】：嵌段共聚物以及聚合物混合体系能够自组装形成许多新奇的结构,然而这些聚合物在均质基板或本体中往往形成高度无序的纳米结构。受限环境在相分离的过程之中饰演了不容忽视的角色,它能够改变本体自组装相行为。因此我们可以通过改变外部环境实现对自组装过程可控的目的,这样一来通过嵌段共聚物的定向自组装便会出现用途更加广泛的纳米材料。不同的受限环境能够诱导嵌段共聚物形成各种各样有趣且新颖的相形貌,这些结构在纳米技术应用方面有广泛的应用前景,例如:高密度媒体存储、纳米刻蚀、光子晶体等。为了能够有效地改善受限表面特性,我们可以在受限表面接枝嵌段共聚物或均聚物来实现这一目的。在本文中,我们运用自洽场理论,讨论了两嵌段共聚物及其与均聚物的混合体系在不同几何形状的软受限情况下自组装。首先,我们研讨了 AB两嵌段共聚物受限于交替接枝两种不同性质的聚合物刷平行板间的相行为。考虑了嵌段共聚物对称性、聚合物刷接枝周期、聚合物刷体积分数、平板间距以及AB嵌段间的相互作用参数对体系相形貌的影响,获得了四角柱状与六角柱状的交替相、四角柱状与八角柱状的交替相、平行的斜层状相以及弯层状相等结构;同时发现,接枝周期性混合刷有利于减少体系无序相的产生,并且较小周期的聚合物刷体系有利于六角柱状相的形成;在一定条件下,通过调节聚合物刷体积分数能够实现由水平层状到垂直层状的转变,这对纳米平板制造具有重要的意义;随着平板间距的减小,也获得了从水平层状到垂直层状的转变。其次,我们利用均聚物对圆孔进行化学修饰,将AB两嵌段共聚物和星型均聚物的混合体系放置于其中进行自组装。均聚物与B组分存在排斥作用。对于对称嵌段共聚物,当增加均聚物体积分数或聚合物刷体积分数时,体系结构的整体转变趋势为:先是发生了层柱状数目的减少,然后形成了胶束状结构。当A嵌段体积分数fA=0.7时,体系结构均为柱状相,当增加均聚物含量时,体系结构由四层柱状相→三层→两层→一层。当fA= 0.6,在不同的均聚物含量或不同聚合物刷体积分数情况下,体系自组装结构实现了多种新颖结构之间的转变。同时我们通过构建三角相图,整体上研究了φH,φAB, 以及φbr三者对体系相形貌的影响。本文所提出的调控共聚物结构的新方法以及获得的新颖结构,能够对新型功能材料的设计提供一定的指导。
【图文】：

聚合物体系软受限的相行为研究

分子聚合物分子聚合物是一类高分子量化合物，虽然它的组成结构单元较为简单，但常巨大的，因此，高分子聚合物的分子量的数量级是非常庞大的。它们在的应用非常广泛，例如：塑料、橡胶、食物、纤维、薄膜等。同时，它新技术领域也有着重要的应用前景，如光子晶体、半导体纳米粒子、高、纳米刻蚀等。聚合物的种类有两种，一类是均聚物，另一类是共聚物知的聚氯乙烯、聚乙烯等就属于均聚物，它们的共同特点是：由一种单烯--醋酸乙烯这样的物质，是由两种或者两种以上的单体所组成的，属畴。若是要对共聚物进行研究，那么嵌段共聚物是我们最为普遍的物质要选择的对象。结构最为简单的就是比较常见的两嵌段共聚物，除此之类型，例如：结构较为复杂的三嵌段以及多嵌段共聚物。根据嵌段共聚差别，可将其可以分为线型、星型、π型、H 型等[1]（图 1 -1）。

聚合物体系软受限的相行为研究

技术应用方面有着广泛的用途，例如：纳米刻蚀、纳米多孔储、生物矿化等。聚物本体自组装简介共聚物本身构造的奇特性，许多因素将直接影响它自组装结的体积分数、嵌段共聚物的聚合度以及嵌段间的 Flory-Hugg最简单的两嵌段共聚物而言，，各组分的含量不同时，体系结构之外，相互作用参数AB 以及嵌段共聚物的聚合度 N 对最终体不容忽视的。当A 组分和B组分接近时，体系形成的是交替体积分数Af ，当Af 达到某一个值时，A 组分在B的畴中形成自由能，A 的柱状相按六角排列，称为六方柱状结构（H），极其不对称，组分A 形成了体心立方排列的球状相（C），同出现在了在层状和柱状之间，如图 1-2 所示[2]。
【学位授予单位】：山西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O631

【参考文献】