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动态不对称性对聚合物共混体系相行为的影响

王楠  
【摘要】:相行为作为聚合物共混体系中一项十分重要的物理现象,对于材料的结构和性能有着巨大的影响,因此吸引了众多学者从科学研究和工业应用的角度都做了大量的研究工作。聚合物共混体系的动态不对称性指的是体系中两组分的玻璃化转变温度的差距或粘弹性的差距,由于体系由均相向非均相转变的过程是两组分之间的浓度扩散过程,玻璃化转变温度的差距带来的分子运动能力的差别将显著影响体系的相行为。共混体系的相结构与粘弹性有直接的联系,流变学方法借由其高敏感性和使用方便等特点,在相行为的研究工作中得到了广泛的应用。本论文利用流变学方法对动态不对称性存在差异的共混体系PMMA/SMA12和PMMA/SMA28进行了深入研究,主要的工作内容如下: 一,结合双重蠕动模型和自浓度模型以及频率扫描的实验结果确定了聚合物共混体系PMMA/SMA12和PMMA/SMA28的浓度涨落起始温度。根据Fredrickson和Larson的平均场理论,通过扣除基体模量以及损耗模量的影响获得了体系的spinodal温度,确定了共混体系的浓度涨落区域。以二者浓度涨落区域的差别为基础,讨论动态不对称性对体系浓度涨落的影响。对于动态不对称性较弱的PMMA/SMA12体系,体系浓度涨落强度关于组分对称,而对于动态不对称性较强的PMMA/SMA28体系,PMMA占优的组分浓度涨落更强,这是由玻璃化转变温度的差异以及扩散过程的快速模式决定的。 二,聚合物共混体系的平移因子反映了体系的粘弹性与温度的之间的依赖关系。通过研究平移因子与组分的关系,发现不同体系的实验数据与模型预测结果有不同的偏差情况,这与组分间作用力和组分内作用力的大小有关,PMMA/SMA12和PMMA/SMA28体系中二者大小的关系不同,因此偏差也不同,并讨论了自浓度模型的局限性。 三,聚合物共混体系的相分离动力学由于组分的不同以及相分离机理的差别而呈现出复杂的模量变化现象。表观模量包含了基体贡献和相界面的贡献。利用Cahn-Hilliard理论等预测了基体模量的发展变化,动力学的复杂性源自于基体模量与浓度涨落相界面模量的竞争。


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