近年來,含剛性嵌段的嵌段共聚物的自組裝引起人們?cè)趯?shí)驗(yàn)和理論方面的廣泛關(guān)注,其中AB二嵌段共聚物的微相分離已經(jīng)得到了充分的研究,然而三嵌段共聚物的相行為還有待進(jìn)一步研究。與二嵌段共聚物相比,含剛性嵌段三嵌段共聚物自組裝的復(fù)雜性和出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)種類都顯著增加。本文研究了ABC線/線/棒三嵌段共聚物熔體,以及ABA線/棒/線三嵌段共聚物溶液的自組裝。首先,利用格子自洽場(chǎng)方法,在棒/線嵌段間相互作用不對(duì)稱的條件下,模擬計(jì)算了線/線/棒ABC三嵌段共聚物的自組裝行為。除膠束、中心對(duì)稱層狀、穿孔層狀、條狀和螺旋結(jié)構(gòu)外,還觀察到非中心對(duì)稱層狀和波浪層（Zigzag）等穩(wěn)定相。在給定線/線嵌段間相互作用的條件下,建立了棒/線嵌段相互作用和棒嵌段比例的相圖。對(duì)于棒嵌段體積分?jǐn)?shù)為中等大小時(shí),觀察到非中心對(duì)稱層狀和中心對(duì)稱層的簡并行為。分析了分子鏈的構(gòu)象熵對(duì)嵌段共聚物的相行為的影響,并提出了非受限條件下嵌段共聚物的簡并行為機(jī)制。該結(jié)果對(duì)研究嵌段聚合物的簡并行為提供了新的思路,可為相關(guān)實(shí)驗(yàn)提供理論參考。其次,利用格子自洽場(chǎng)方法,研究了ABA對(duì)稱兩親性線/棒/線三嵌段共聚物溶液體系中聚合物濃度和疏水嵌段長度（鏈長保... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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AB二嵌段共聚物自組裝結(jié)構(gòu)圖

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4總能量而形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。他們基于粒子的模擬結(jié)果與Doi等人的模擬結(jié)果，以及Eisenberg和同事觀察的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致[15]。圖1.3.AB二嵌段共聚物溶液自組裝結(jié)構(gòu)上述模擬結(jié)果表明，兩親性二嵌段共聚物的嵌段結(jié)構(gòu)強(qiáng)烈影響其在溶液中的自組裝行為，研究表明通過精確控制共聚物的分子量可以制備出所需的微觀結(jié)構(gòu)。然而，合成單分散分子量的共聚物幾乎是不可能的，共聚物的多分散性對(duì)自組裝結(jié)構(gòu)的影響尚不清楚。為了解決這個(gè)問題，Sides和Fredrickson提出了一種有效SCFT方法來研究自組裝結(jié)構(gòu)對(duì)共聚物多分散性的依賴性[16]。使用SCFT方法，Shi等人研究了由具有一個(gè)多分散嵌段的兩親性二嵌段共聚物形成的囊泡結(jié)構(gòu)[17]。他們發(fā)現(xiàn)，具有較大多分散性的共聚物更傾向于形成準(zhǔn)囊泡，較短的嵌段更傾向于位于親水嵌段和疏水嵌段之間的界面，以盡量減少拉伸能量。此外，對(duì)于具有多分散性親水嵌段的共聚物，他們發(fā)現(xiàn)，長親水嵌段傾向于自組裝到囊泡外層，這導(dǎo)致雙層膜的自發(fā)曲率發(fā)生變化，然后形成較小的囊泡。他們的模擬證明了共聚物的多分散性驅(qū)動(dòng)的分離機(jī)制，并為實(shí)驗(yàn)中觀察到囊泡和膠束的共存提供了合理的解釋。1.2.2ABA三嵌段共聚物自組裝ABA三嵌段共聚物的行為方式與它們的二嵌段類似，通常組織成單個(gè)形貌，可以描述為A（B）排列在面心或體心立方晶格上的球體，或A（B）排列在連續(xù)B（A）矩陣中的六角形晶格上的圓柱體，雙螺旋結(jié)構(gòu)和交替的層狀。這些形貌保留在ABA共聚物與大分子或小分子添加劑的物理共混物中，很大程度上取

鰨?Af或Aa值較低的ABA三嵌段共聚物傾向于自組裝成囊泡結(jié)構(gòu)，這與他們的實(shí)驗(yàn)觀察相符。除了這些囊泡結(jié)構(gòu)外，ABA三嵌段共聚物還可以自組裝成環(huán)狀膠束和Y結(jié)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。何等人[21]用DPD方法研究ABA形成的復(fù)雜微結(jié)構(gòu)在稀溶液中具有PHP序列的三嵌段共聚物。他們發(fā)現(xiàn)，溶劑選擇性的控制對(duì)于確定ABA三嵌段共聚物的自組裝結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。通過改變?nèi)軇⿲?duì)不同嵌段的選擇性，觀察到了球形膠束（S）、圓柱形膠束（C）、Y形連接（Y）、環(huán)形膠束（TS、TC）、囊泡（V）和盤狀膜（M）等多種微觀結(jié)構(gòu)，并繪制了一張不同自組裝結(jié)構(gòu)圖，如圖1.4（a）所示�；贔romherz[22]提出的能量分析，他們認(rèn)為，表面張力的增加或盤狀膜彎曲彈性的降低可以導(dǎo)致盤狀膜向囊泡的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變背后的能量變化有助于理解ABA三嵌段的自組裝行為共聚物。與PHP型ABA三嵌段共聚物類似，HPH型BAB三嵌段共聚物可以看作是兩個(gè)AB二嵌段共聚物通過其親溶劑嵌段的連接。在這種情況下，當(dāng)兩個(gè)末端嵌段分離成不同的疏溶劑核心時(shí)，中間的親溶劑嵌段可以充當(dāng)橋，或者當(dāng)末端的溶劑恐懼嵌段位于同一膠束中時(shí)，中間的親溶劑嵌段可以充當(dāng)環(huán)。將點(diǎn)陣蒙特卡羅方法與模擬退火技術(shù)相結(jié)合，Kong等人[23]系統(tǒng)地研究了共聚物ABAc的體積分?jǐn)?shù)和溶劑與嵌段間的相互作用參數(shù)對(duì)HPH型BAB三嵌段共聚物自組裝形貌的影響如圖1.4（b）所示，已發(fā)現(xiàn)多種形貌，包括球形膠束（S）、圓柱形膠束（C）、類Y連接（Y）、環(huán)形膠束（T1-T4）和囊泡（V）。在這些自組裝結(jié)構(gòu)中證實(shí)了中間親溶劑嵌段的環(huán)和橋構(gòu)象。他們指出，隨著共聚物體積分?jǐn)?shù)或親溶劑嵌段長度的增加，橋鏈的分?jǐn)?shù)增加，類花膠束和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成得到促進(jìn)。圖1.4（a）PHP型ABA三嵌段共聚物（b）HPH型BAB三嵌段共聚物自組裝結(jié)構(gòu)圖自組裝結(jié)構(gòu)圖

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
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[3]三嵌段共聚物在溶劑中自組裝膠束結(jié)構(gòu)的模擬退伙研究[D]. 孔維新.南開大學(xué) 2010
[4]受限空間中嵌段共聚物自組裝行為的模擬退火研究[D]. 于彬.南開大學(xué) 2009
[5]復(fù)雜嵌段共聚物體系微相結(jié)構(gòu)的耗散粒子動(dòng)力學(xué)研究[D]. 劉大歡.北京化工大學(xué) 2006

碩士論文
[1]不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的雙親性嵌段共聚物的合成及自組裝行為研究[D]. 陳宇翔.華東師范大學(xué) 2016
[2]基于耗散粒子動(dòng)力學(xué)的流體流動(dòng)模擬[D]. 吳立明.中北大學(xué) 2013
[3]ABA兩親性三嵌段共聚物在稀溶液中自組裝的自洽平均場(chǎng)模擬[D]. 樊娟娟.東北師范大學(xué) 2007
[4]嵌段共聚物高分子熔融體自組裝的研究[D]. 于家輝.吉林大學(xué) 2006



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