收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

LCST型高分子共混体系相分离行为与粘弹弛豫的研究

左敏  
【摘要】: 由于学术研究和工业应用上的需要,目前高分子材料大多为多相/多组分高分子共混体系。由于直接影响该类高分子共混体系的形态和结构,进而影响所制备材料的性能,相容性和相分离一直被认为是多组分高分子研究领域的中心课题。多数高分子共混体系的相行为都具有低临界共溶温度(LCST),对LCST型高分子共混体系相行为的充分了解,将有助于我们优化材料的相结构、相区尺寸和最终力学性能。 本文主要选择两种LCST型高分子共混体系——聚甲基丙烯酸甲酯/聚(α-甲基苯乙烯-co-丙烯腈)(PMMA/α-MSAN)共混体系和聚苯乙烯/聚甲基乙烯基醚(PS/PVME)共混体系作为研究对象,利用小角激光光散射方法(SALS),在较宽的退火温度和升温速率范围内,系统地考察这两种共混体系的相分离行为对退火(annealing)温度、升温速率的依赖性。同时,借助动态流变方法进一步研究相分离行为对PMMA/α-MSAN共混体系粘弹性的影响。 通常,高分子共混体系的粘弹性使其相行为对外界刺激的时间(速率)存在一定的依赖性。利用SALS方法在较宽的升温速率范围内,考察了PMMA/α-MSAN共混体系以及被认为具有线性相分离行为的PS/PVME共混体系的相行为与升温速率的关系。研究发现,由这两种体系所得到的结果相似,即使在很低的升温速率下,共混体系的相分离温度与升温速率之间的关系均会明显偏离线性。而且,对于PMMA/α-MSAN共混体系,随着升温速率的降低,其浊点曲线(cloud point)逐渐下降,并呈现出向玻璃化转变温度T_g靠近的趋势。同时,借助动态流变方法进一步考察了PMMA/α-MSAN共混体系的相行为对升温速率的依赖性,同样得到非线性的结果。这表明由于这两类共混体系非线性且非平衡的相分离特征,利用传统的线性外推方法无法得到其平衡相分离温度。 基于升温过程中PMMA/α-MSAN和PS/PVME共混体系均呈现出非线性相分离的特征,进一步利用SALS方法,考察恒温退火过程中上述两种体系的相行为对温度的依赖性。发现在所考察的温度范围内,这两种体系的热致相分离行为均符合Spinodal相分离机理。类似于我们以前所研究的PMMA/SAN共混体系,PMMA/α-MSAN和PS/PVME共混体系的表观扩散系数D_(app)(T)和散射光强I(t)的弛豫时间τ与温度之间的关系均为非线性的。进一步研究发现,对于这两种共混体系,无论是在Spinodal decpomposition(SD)相分离的初期还是末期,其相分离行为对温度的依赖性均遵循时温叠加(Time-temperature superposition,简称TTS)原理。Williams-Landel-Ferry(简称WLF)方程可用于描SD相分离初期的D_(app)(T)和归一化光强(I(t)-I(0))/(I_m-I(0))的τ对温度的依赖性,同时也适于描述SD相分离后期的相行为。在该研究结果的基础上,我们对Edel等所研究的聚苯乙烯/聚(甲基丙烯酸甲酯-环己基丙烯酸甲酯)(PS/PMsC)共混体系的光散射数据进行类似的考察,发现类WLF方程对PS/PMsC共混体系也适用。这为TTS原理和类WLF方程在相对宽的温度区间内描述两相高分子共混体系相分离行为的适用性又提供了有力证据。 SALS的结果显示,共混体系薄膜的厚度对相分离行为(包括相分离速度、相分离温度)也有较大影响。在所考察的膜厚范围内,随着膜厚的增加,相分离温度降低,相分离速率加快,PMMA/α-MSAN二元共混体系的稳定性降低。当共混物膜厚≥30μm(共混物溶液浓度≥8 wt%)时,体系相分离过程中残留溶剂的挥发占主导地位,并导致体系的不稳定性加剧。而当共混物膜厚低于25μm(共混物溶液浓度≤5 wt%)时,膜厚的几何效应则占主导地位。采取Hill的热力学处理方法,我们可以得到膜厚与相分离速度及Spinodal温度之间的关系。 考察了PMMA/α-MSAN共混体系的粘弹性与相分离而的关系。结果表明,临近相边界时,该共混体系出现由于浓度的大幅涨落而导致的结构由均相向非均相转变,存在一些特征的热流变行为,例如动态储能模量G'在低频区域的“第二平台”、线性松弛模量G(t)的长时区域平台、损耗角正切tanδ的特征峰及松弛时间谱H(τ)中附加松弛峰的等等。由于临近相分离时体系存在反常的预转变行为,由G'~T曲线变化的拐点我们可以得到体系的Binodal温度;而根据平均场理论又可定量地得到其Spinodal温度。因此,是否满足(或遵从)线性流变模型被认为是判定共混体系相分离临界点的有效方法。另一方面,为了预测相分离材料的长期性能,我们根据计算得到的共混体系界面张力与分散相体积平均半径的比值α/(?)_v,采用Palierne乳液模型和Bousmina乳液模型拟合相分离程度趋于完全的共混体系的粘弹行为变化。对于PMMA/α-MSAN(60/40)共混体系,发现由于其双连续的相形态不符合乳液模型的适用条件,由乳液模型所得到的理论值偏离 了体系的实验值。然而,这两种乳液模型能很好地描述相分离程度趋于完全的PMMA/α-MSAN(80/20)共混体系在整个频率范围内动态流变行为的变化。因此,这两种乳液模型对预测非双连续结构的共混体系的相行为及粘弹行为的变化还是非常有效的。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 郑学晶,李忠明,杨鸣波,沈经炜;极不相容共混体系形态的研究[J];中国塑料;1999年02期
2 吕芸;邵静波;李杰;张师军;;聚碳酸酯/聚乳酸共混体系的研究进展[J];合成树脂及塑料;2012年06期
3 孟东伟;曹长林;黄宝铨;曾晓强;夏新曙;肖荔人;;PBT/PP/POE-g-GMA共混体系结晶性能和流变行为研究[J];中国塑料;2015年02期
4 张群安;史政海;;成核剂改性聚丙烯共混体系的研究[J];化工新型材料;2008年01期
5 康宏亮,陈成,董丽松;聚乳酸共混体系的研究进展[J];高分子通报;2004年05期
6 黄锦;吴文倩;项爱民;;聚乳酸与高分子弹性体共混体系的研究[J];中国塑料;2010年11期
7 吴德峰;曹健;吴兰峰;张明;;增容剂对聚对苯二甲酸乙二酯/聚丙烯共混体系结构流变学的影响[J];高分子学报;2007年07期
8 曾白飞,吴报铢,沈寿彭,吴林生;聚偏氟乙烯共混体系的压电性及其分子运动——聚偏氟乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯共混体系[J];高分子学报;1988年04期
9 姚坤承;聂华荣;马韵升;王日国;王晓建;贺爱华;;反式-/顺式-1,4-聚异戊二烯共混体系的结晶动力学[J];高等学校化学学报;2016年12期
10 陈鹏;王文博;王亚桥;周洪福;王向东;;聚乳酸与聚丁二酸丁二醇酯共混体系发泡行为的研究[J];中国塑料;2017年03期
11 郝洪波;张文霖;王成城;;分散剂对PP/POE/Nano-CaCO_3三元共混体系力学性能的影响[J];塑料制造;2011年Z1期
12 尚晓娅;扶雄;杨连生;;乙烯-辛烯共聚物/淀粉共混体系的非等温结晶动力学(英文)[J];化学研究;2007年02期
13 卓金玉;绝缘共混体系的实验研究及界面层的影响[J];高电压技术;2000年01期
14 方征平,单旭亮,徐欢驰,许承威;聚苯乙烯/聚乙烯共混体系的研究[J];合成树脂及塑料;1997年01期
15 陈宏亮;李思德;高丽;毛立新;;聚丙烯/乙烯-辛烯-1共聚物共混体系流变性能研究[J];中国塑料;2008年11期
16 冯钠;刘俊龙;李书娟;张志永;陈涛;;聚丙烯/聚乳酸共混体系流变性能研究[J];橡塑技术与装备;2006年11期
17 殷敬华,庞德仁,阎春珍;醋酸纤维素/聚乙烯基吡咯烷酮共混体系的相容性研究(Ⅰ)[J];高分子学报;1994年04期
18 刘青,沈滔,杨腊虎;聚氧化乙烯与聚乙烯醇共混体系的研究[J];高分子材料科学与工程;1994年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 左敏;郑强;;结合流变学与光散射方程研究LCST型高分子共混体系相分离动力学[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
2 左敏;刘挺;庞德政;赵继石;郑强;;层状纳米硅酸盐对LCST型高分子共混体系相行为的影响[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第14分会:流变学[C];2014年
3 韩艳春;;光电功能高分子-小分子共混体系微结构调控[A];2012年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(上册)[C];2012年
4 朱建华;邹秀容;赵世民;单斌;华军利;;超声对蔗糖共溶质场中琼脂/魔芋胶共混体系溶胶-凝胶转变过程流变学性质的影响[A];流变学进展——第十四届全国流变学学术会议论文集[C];2018年
5 赵培;周倩;朱蓉琪;顾宜;;苯并噁嗪/环氧树脂共混体系的相分离[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
6 赵培;周倩;朱蓉琪;顾宜;;苯并噁嗪/环氧树脂共混体系的顺序聚合和相分离[A];2012年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2012年
7 刘结平;;PVDF/PMMA共混体系的球晶结构与形态[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
8 徐闻;;高分子填充共混体系辐照增容技术研究进展[A];四川成都辐射研究与辐射工艺研讨会论文集[C];2005年
9 赵乃鹏;刘小刚;李十中;张政朴;;改性淀粉聚乳酸共混体系增容方法的研究[A];中国化学会第26届学术年会应用化学分会场论文集[C];2008年
10 孙敬茹;于海洋;马丽莉;杨晨光;陈学思;;不同旋光结构的聚乳酸共混体系的热力学行为及性能研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
11 向明;徐僖;;聚乙烯醇缩醛/聚甲基丙烯酸甲酯共混体系的FTIR研究[A];全国第六届分子振动光谱学术报告会文集[C];1990年
12 王珊;林聪妹;赵丽娟;李姜;郭少云;;超声波在线检测两相共混体系的相形貌[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
13 高桂云;励争;傅缤;;HDPE/POE-g-MA/CaCO_3共混体系粘弹性性能的实验研究[A];第十二届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2009年
14 卢琰;景遐斌;秦川;黄葆同;;FTIR法对天然橡胶/线性低密度聚乙烯共混体系的相容性研究[A];全国第五届分子光谱学术报告会文集[C];1988年
15 王进;张晓君;丁智平;杨军;;二元共混体系水性阻尼涂料的研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2007年
16 王宏远;刘文萃;冉启超;顾宜;;固化工艺对苯并噁嗪/环氧树脂/咪唑三元共混体系固化反应及结构与性能的影响[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题L:高性能树脂[C];2013年
17 史肖然;邱兆斌;;聚辛二酸丁二醇酯/聚对羟基苯乙烯共混体系相容性和结晶行为的研究[A];2015年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题C 高分子物理与软物质[C];2015年
18 赵玉萍;邱兆斌;;左旋聚乳酸/聚乙烯醇共混体系的结晶行为与形态[A];2015年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题C 高分子物理与软物质[C];2015年
19 陈建香;吴德峰;;聚对苯二甲酸丙二酯/聚丁二酸丁二酯共混体系的酯交换反应及其流变行为[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题D:高分子表征[C];2013年
20 张兴华;瞿立建;严大东;;吸附性胶体颗粒对二元高分子共混体系的相分离行为的影响[A];中国化学会2014年大分子体系理论、模拟与计算研讨会论文集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 左敏;LCST型高分子共混体系相分离行为与粘弹弛豫的研究[D];浙江大学;2007年
2 钟振兴;聚丁烯-1/聚丙烯共混体系的冷结晶行为研究[D];中国科学技术大学;2019年
3 侯春曰;聚己二酸丁二醇酯及其共混体系形态结构和降解行为研究[D];北京化工大学;2018年
4 王平;具有特定结构的离子液体齐聚物对聚乳酸/生物可降解聚酯界面诱导与调控机理的研究[D];合肥工业大学;2018年
5 纪执立;明胶/羟丙基甲基纤维素共混体系相容性与相行为的研究[D];华南理工大学;2020年
6 纪又新;聚丙烯/聚丁烯-1双结晶性高分子共混体系研究[D];中国科学技术大学;2016年
7 张淑玲;尼龙1010/热塑性聚氨酯弹性体共混体系的研究[D];吉林大学;2005年
8 张成武;预辐照聚丙烯与间同1,2-聚丁二烯共混体系的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
9 朱俊飞;基于单分散聚乙二醇的氟-19磁共振可视化药物载体的合成与应用[D];武汉大学;2019年
10 张良;羟丙基甲基纤维素/羟丙基淀粉共混体系的微观结构与性能的关系研究[D];华南理工大学;2015年
11 黄锦涛;PLA/PBS共混体系叶片塑化挤出制备及其增容特性研究[D];华南理工大学;2015年
12 应继儒;PP/POE共混体系的微结构与性能[D];华中科技大学;2008年
13 吴宏;超声作用茂金属聚乙烯及其共混体系流变行为及结构与性能的演变[D];四川大学;2004年
14 刘锐;新型杂环聚芳醚腈改性多官能团环氧树脂的研究[D];大连理工大学;2016年
15 夏扬;海藻酸钠—明胶共混体系为载体的可注射式组织工程骨的研究[D];中国协和医科大学;2008年
16 江东;聚醚砚的共混改性[D];吉林大学;2005年
17 刘广田;季铵盐型聚丙烯接枝物的制备及其在PP/PVC共混体系中的应用[D];燕山大学;2010年
18 何琪;聚合物/液晶共混体系相形态与流变学研究[D];上海交通大学;2014年
19 王宁;聚乳酸共混改性研究[D];天津大学;2007年
20 来恒杰;LCST型聚合物在水环境中的性质与结构[D];复旦大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 沈洁清;聚甲醛(POM)/聚丁二酸丁二醇酯(PBSU)共混体系相容性、结构及性能的研究[D];杭州师范大学;2019年
2 潘楷;超韧PA11/LLDPE合金材料的制备与性能研究[D];湘潭大学;2019年
3 杜惠真;离聚体改性聚丙烯共混体系[D];天津大学;2018年
4 高晴晴;聚乙烯及其共混体系黏弹性的研究[D];青岛科技大学;2019年
5 辜婷;PLA/PBS共混体系结构及性能的研究[D];贵州大学;2018年
6 杨朝金;碳纳米管增韧热塑性PP/EPDM及热固性Epoxy/CTBN不相容共混物的研究[D];西南交通大学;2018年
7 刘丹凤;氧化石墨烯诱导PVDF/PMMA共混物相容及其功能薄膜的制备与表征[D];西南交通大学;2018年
8 吴飞;PP/PA6共混体系的计算机模拟研究[D];太原理工大学;2017年
9 陈小英;有机蒙脱土对聚乳酸/弹性体不相容共混体系微观形貌的调控及性能研究[D];海南大学;2015年
10 高丽;不同聚合物/聚烯烃弹性体共混体系脆—韧转变区性能研究[D];北京化工大学;2010年
11 田雯;聚乳酸/聚乙烯/淀粉共混体系的研究[D];华东理工大学;2012年
12 侯树家;聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混体系的改性研究[D];郑州大学;2010年
13 梁梅;超声作用对尼龙6熔体的降解行为以及尼龙6/高密度聚乙烯共混体系结构与性能的影响[D];四川大学;2004年
14 周翔;聚合物非相容共混体系的相结构及其性能研究[D];浙江理工大学;2013年
15 顾艳群;聚乳酸/聚酯共混体系的结构与性能研究[D];华东理工大学;2011年
16 陈宏亮;茂金属聚乙烯共混体系流变性能研究[D];北京化工大学;2008年
17 苏玉峰;热塑性聚氨酯与三元乙丙橡胶双连续相共混体系的结构与性能的研究[D];北京化工大学;2003年
18 李会会;碳纳米管填充LCST型聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯丙烯腈共聚物共混体系的相行为和导电行为研究[D];浙江大学;2016年
19 王茂安;聚苯乙烯的玻璃化转变行为及共混体系的微观非均一性研究[D];天津大学;2016年
20 李青璇;环糊精在DMF中低临界溶解温度(LCST)现象及其应用研究[D];北京理工大学;2017年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978