隨著納米技術(shù)的發(fā)展,三維受限聚合物在納米材料領(lǐng)域?qū)⒈粡V泛的應(yīng)用。分子運動行為決定聚合物材料的物理性能。研究三維受限聚合物體系的分子動力學(xué),對于先進(jìn)聚合物材料的開發(fā)和新興納米技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。聚合物球形膠束是一類具有核殼結(jié)構(gòu)、粒徑在10¹00 nm范圍的分子組裝體。通過調(diào)控其形成條件,可以制備不同尺寸、不同密度的膠束,為三維受限聚合物分子動力學(xué)行為提供了新的研究體系。本文以聚苯乙烯-b-聚丙烯酸（PS-b-PAA）、聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚丙烯酸（PMMA-b-PAA）球形膠束為模型,利用原子力顯微鏡（AFM）原位觀察單顆膠束高度隨溫度的變化過程,研究了膠束核密度、構(gòu)成核部分聚合物分子量以及膠束殼厚度等對膠束核/殼分子鏈松弛行為的影響。主要研究結(jié)果如下:（1）隨著溫度升高,PS-b-PAA膠束的高度降低。然而膠束高度隨溫度變化呈現(xiàn)兩次快速降低過程,其溫度區(qū)間分別為50⁷5℃和99¹03℃。利用AFM對升溫過程中單顆膠束的力學(xué)性能進(jìn)行研究,結(jié)果表明膠束高度第一次開始下降的溫度為膠束殼PAA分子鏈的鏈段松弛溫度(T

【文章來源】：浙江理工大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同受限維度的聚合物受限體系示意圖

浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 單顆膠束核/殼分子鏈松弛行為的研究（圖 1.2（a））。Ding 等[39]利用 DSC 研究了冷凍干燥法（freezing-drying）得到具有一定粒徑分布（60-200 nm）的 PS 微球粉末的玻璃化轉(zhuǎn)變行為，發(fā)現(xiàn) PS 微球的 Tg小于本體值。Sasaki 等[40]利用 DSC 研究了懸浮在水中的 PS 納米球（直徑為 42-548 nm）的玻璃化轉(zhuǎn)變行為。發(fā)現(xiàn) PS 納米球的熱容差（ Cp）具有尺寸依賴性，隨著粒徑的減小而降低，即 PS 納米球的分子鏈段松弛越快。Zhang 等[41]利用調(diào)制差示掃描量熱儀（MDSC）研究了懸浮在水中的直徑為 90-450 nm 的 PS納米球的玻璃化轉(zhuǎn)變行為(圖 1.2（b）)。發(fā)現(xiàn)所有尺寸下 PS 納米球的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均低于本體值，當(dāng)納米球的尺寸小于 200 nm 后，納米球的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨著尺寸的減小而減小。而在 PS 納米球表面包覆一層硬殼（SiO2）后，PS 納米球的 Tg恢復(fù)到本體值不變，且與球的尺寸無關(guān)。

圖 1.3 （a）水分散體系中 PS 納米球的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）與納米球粒徑的關(guān)系。（b）三種不同表面活性劑制備的 PS 納米球的 Tg偏離本體的機(jī)制示意圖（圖中 a、b、c 分別對應(yīng)無表面活性劑乳化、非離子表面活性劑乳化以及陰離子表面活性劑乳化的 PS 納米球）。聚合物納米球的 Tg具有尺寸依賴性行為是界面效應(yīng)導(dǎo)致的結(jié)果。聚合物納米球與水（或空氣）的界面處分子鏈運動能力比本體強(qiáng)，隨著顆粒尺寸的減小，界面區(qū)域體積分?jǐn)?shù)增大，界面效應(yīng)更加明顯，使得納米球的熱容差（ Cp）或 Tg降低。當(dāng)涂覆一層硬殼（SiO2）后，納米球與水的界面消失，PS 納米球的 Tg恢復(fù)本體值不變（圖 1.2（b））。不同表面活性劑乳化的 PS 納米球表面形成不同運動能力的界面層，使得三種納米球的 Tg表現(xiàn)不同的尺寸依賴性行為（圖 1.3（a））。無表面活性劑乳化的 PS 納米球與水界面處 PS 分子運動能力強(qiáng)于本體，從而使得整個 PS 納米球分子鏈的運動能力增強(qiáng)；油醚聚氧乙烯會嵌入到納米球表面層，部分限制了界面層分子運動，使得非離子表面活性劑（油醚聚氧乙烯）乳化的


本文編號：3570039