【摘要】：隨著納米科技的快速發(fā)展,聚合物材料的尺寸已下降至納米級別。納米尺度的受限對聚合物物理性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響。黏彈性作為高分子材料特有的性質(zhì),既能夠反映高分子鏈的微觀運(yùn)動機(jī)理,又與高分子材料的物理性能息息相關(guān)。因此,研究納米受限態(tài)下聚合物黏彈行為具有重要的理論與實(shí)際意義。目前,基底效應(yīng)被認(rèn)為是導(dǎo)致受限態(tài)聚合物薄膜黏彈性偏離本體的主要原因之一,但人們對基底效應(yīng)影響聚合物薄膜分子動力學(xué)行為的本質(zhì)尚不明確。此外,國內(nèi)外各研究報(bào)道的受限態(tài)下高分子動力學(xué)性質(zhì)的分子量依賴性也存在爭議。因此,需要進(jìn)一步深入研究界面效應(yīng)對受限態(tài)聚合物薄膜分子動力學(xué)的影響本質(zhì)。本論文通過潤濕脊發(fā)展動力學(xué)法系統(tǒng)探究了界面π-π作用強(qiáng)度對聚苯乙烯超薄膜黏彈性的影響,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究了聚苯乙烯薄膜界面效應(yīng)的分子量依賴性。主要結(jié)論如下:(1)通過調(diào)控基底表面苯環(huán)基團(tuán)的含量探究不同π-π共軛作用強(qiáng)度對分子量為442kg/mol聚苯乙烯(PS_(442))薄膜黏流溫度以及黏度的影響。發(fā)現(xiàn)PS_(442)超薄膜的黏流溫度T_f、黏度發(fā)生變化的臨界厚度h_c以及相同厚度PS超薄膜的黏度η均隨基底苯環(huán)含量增大而增大。同時(shí),苯基化基底上PS_(442)薄膜黏度-厚度依賴性與SiO_x/Si基底呈相反的趨勢。當(dāng)膜厚低于臨界厚度h_c時(shí),黏度隨厚度降低而增大,且基底苯基含量越高,黏度增大越顯著。進(jìn)一步對苯基化基底影響PS薄膜黏度的原因進(jìn)行探討,發(fā)現(xiàn)隨著基底苯基含量增大,基底的傳遞深度也逐漸增大。因此認(rèn)為基底苯基含量越大,聚合物/基底π-π共軛作用越強(qiáng),PS_(442)薄膜分子運(yùn)動能力越弱,同時(shí)基底影響深度增大,所以導(dǎo)致PS薄膜黏度和黏流溫度增大。這一結(jié)果表明通過調(diào)節(jié)界面相互作用可以改變界面?zhèn)鬟f深度進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對PS_(442)薄膜黏彈性的調(diào)控。(2)通過改變PS薄膜的分子量研究了界面效應(yīng)影響PS超薄膜黏彈性的分子量依賴性。本論文研究分子量范圍為169kg/mol~2698kg/mol的聚苯乙烯,發(fā)現(xiàn)當(dāng)Mw大于442kg/mol時(shí),相同膜厚的PS薄膜在高苯環(huán)含量基底(PTS-4)上的黏度增量隨分子量增大而降低。同時(shí),分子量越大,基底苯環(huán)含量對相同厚度PS薄膜黏度的影響越弱。主要原因可能是分子量較大的PS分子鏈在界面處具有較小的堆積密度以及較大的自由體積。當(dāng)薄膜降至臨界厚度以下時(shí),較大的自由體積提高了界面分子運(yùn)動能力,因而表現(xiàn)出分子量越大界面效應(yīng)對PS薄膜動力學(xué)性質(zhì)影響越弱的現(xiàn)象。同時(shí),當(dāng)Mw小于442 kg/mol時(shí),發(fā)現(xiàn)界面效應(yīng)對PS薄膜黏度的影響隨分子量增大而增強(qiáng)。表明442kg/mol為界面效應(yīng)對PS薄膜影響最顯著的臨界分子量。造成臨界分子量兩側(cè)界面效應(yīng)不同分子量依賴性的原因目前還不清楚,仍需后續(xù)實(shí)驗(yàn)探討。
【圖文】：

圖 1.1 無規(guī)行走示意圖。數(shù) D 與 Einstein 公式相關(guān)聯(lián)可得：D =κBTξT 是體系的溫度。將上式與 Stokes 公式相即 Einstein-Stokes 公式：D =κBT6πηR了可以描述高分子運(yùn)動的模型，他將高，如圖 1.2 所示。整個(gè)體系中唯一的相子鏈的摩擦系數(shù)為：ξR= Nξ 整個(gè) Rouse 鏈的擴(kuò)散系數(shù)為：κT

運(yùn)動的擴(kuò)散系數(shù) D 與 Einstein 公式相關(guān)聯(lián)可得：D =κBTξ茲曼常數(shù)，T 是體系的溫度。將上式與 Stokes 公式相結(jié)合可進(jìn)一步簡化，即 Einstein-Stokes 公式：D =κBT6πηR，Rouse 提出了可以描述高分子運(yùn)動的模型，，他將高分子鏈視彈簧連接而成，如圖 1.2 所示。整個(gè)體系中唯一的相互作用那么單個(gè)高分子鏈的摩擦系數(shù)為：ξR= Nξ 1-（1）可得整個(gè) Rouse 鏈的擴(kuò)散系數(shù)為：DR=κBTNξ
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ325.2;TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 劉望龍;左彪;楊燕航;丁佳;王新平;沈之荃;;基底界面效應(yīng)對聚苯乙烯薄膜分子運(yùn)動行為的影響[J];中國科學(xué):化學(xué);2013年10期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 梁永峰;聚苯乙烯超薄膜黏度與其分子量、基底表面化學(xué)的關(guān)系研究[D];浙江理工大學(xué);2017年

本文編號：2623480