PVME/PS共混体系相分离行为的液态簧振动力学谱的研究

本研究利用自制的液态簧振动力学谱(RMS-L)技术研究了聚甲基乙烯基醚/聚苯乙烯(PVME/PS)二元共混物的玻璃化转变及相分离动力学过程,并选取了不同质量比样品,对每个样品从低温至高温的升降温循环测量。结果表明:(1)RMS-L方法可以灵敏地对不同混合比例的高分子共混体系玻璃化转变和相分离过程进行实时检测;(2)以纯PVME和纯PS玻璃化转变温度为基础,从11组待测样品中挑选组分比为5∶5的样品进行了分析,发现样品的玻璃化转变温度随着组分的变化而变化。而当温度达到某一点时样品会发生相分离。(3)当样品经过第二次升温时发现共混体系的玻璃化转变温度及相分离温度点均有变化,这说明在经过一次升温后样品已经被分为新的相;(4)结合不同比例样品的力学谱结果,发现共混体系相分离行为对时间和温度具有一定的依赖性,并且通过这种规律分析了高分子共混物相分离的动力学行为。

线性和非线性聚合物的相分离

分子共混物从20世纪60年代开始,引起很多科学家的兴趣.加工过程中,聚合物相分离过程中的热力学和动力学起了重要的作用,赋予了共混物一定的形貌,提供了很多人们需要的功能.关于聚合物的相分离问题,近年来无论在实验还是在理论上都得到了很大的发展.聚合物相分离的热力学是以Flory-Huggins的平均场理论为基础,动力学以CHC(Cahn-Hilliard-Cook)的线性理论为基础.在本文中,我们对亚稳相分离SD(Spinodal Decomposition)的热力学和动力学都进行了考察.描述了测量二元共混物的浓度涨落的静态散射实验,给出了在二元共混物体系的SD的近期理论计算.首先,从普适的Langevin方程推导CHC理论,从而给出CHC的唯象的平均场理论的微观图象.然后介绍模式耦合计算,从而将SD理论扩展到非线性区域.通过将短期SD分解与高分子共混物的对比揭示了定量计算的本质.最后,讨论了一些近年来在剪切场下相行为的研究以及该领域可能的发展方向.

粘度对聚合物共混物相分离动力学的影响研究

模拟了粘度反差二元流体混合物的相分离 ,考察了粘度对相分离动力学的影响 ,发现相区域的增长主要由粘度较大的组分所控制 ,合理地解释了粘度效应所导致的一些实验现象 .证明了即使组分间的粘度比很大 ,也没有出现反转相结构 ,说明在不施加剪切流场情况下 。

基于几何结构的非线性动力学信号分离方法

介绍了时间序列非线性动力学分析的理论基础及三种基于重构点集几何结构的信号分离方法.

链段刚性对非溶剂致相分离成膜过程影响的耗散粒子动力学模拟

通过分子动力学(MD)模拟映射方法构建了符合聚醚砜(PES)刚性结构的耗散粒子动力学(DPD)简谐力场,并研究了PES链段刚性对PES/N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)/水体系非溶剂致相分离(NIPS)过程的影响.结果表明,由于非溶剂和溶剂在两相界面上发生的质量交换,导致在相界面处PES链段发生堆积,形成了薄而致密的聚合物表层,在PES溶液内部,由于非溶剂的侵入导致体系发生了旋节相分离,从而在整体上得到了明显的非对称结构;同时,PES链段刚性的提升能够明显加快体系的相分离速度,导致相界面处的PES薄层形成得更加快速,薄层更加致密、孔径更小,而对内部的疏松结构影响较小;此外,结合不同力场下聚合物浓度对相分离过程的影响可以发现,不同PES浓度下,链段刚性的提升对相分离过程的特征和演变趋势没有造成根本性的影响,与经典的弹簧力场的模拟结果在整体趋势上有相似性.研究结果表明,简谐力场能提升PES链段的刚性,从而能更真实地模拟实际体系的非溶剂相分离法成膜过程.

高分子共混相分离动力学

本文综述了相容高分子共混体系相分离动力学的研究进展.介绍了 Cahn 理论,标度律和分形(Fractal)概念,在研究相分离动力学中的应用。

聚合物共混物的相容性及相分离

综述了聚合物共混物相容性和相分离的研究现状。介绍了聚合物共混物的相容性理论、影响相容性的因素及改善相容性的方法和表征相容性的手段。聚合物共混物的相分离机理制约着材料的性能 ,旋节分离和成核 增长相分离分别形成不同的形态结构。旋节分离和成核 增长相分离所对应的动力学过程是不同的 。

热诱导相分离法制备聚合物微孔膜研究进展

热诱导相分离法(TIPS)是一种简单而有效的制备聚合物微孔膜的方法。文中介绍了TIPS法制备微孔膜的步骤、特点,从热力学平衡相图和动力学相分离两方面阐明了制膜原理;综述了由TIPS法制备聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯膜及亲水膜的最新研究进展,并对今后的研究方向提出了建议。

液晶聚合物/柔性链聚合物共混体系相分离形态

利用元胞动力学方法在二维情况下对浓度、取向序参量的含时Ginzberg Landau方程进行数值求解 ,研究了液晶聚合物 /柔性链聚合物共混体系的相分离动力学 ,考察了浓度、取向有序过程的耦合对相分离形态的影响 .结果表明 ,此耦合作用对相分离的时间进程以及相分离图样的空间排布都有影响 .液晶聚合物的取向有序相当于增加了两组分间的不相容性而促进两相分离 ;两个序参量在热力学方面的耦合使液晶聚合物趋向于沿着界面方向取向 ,而动力学方面的耦合使液晶聚合物分子沿着其取向方向扩散 ,相分离图样的空间排布由这两种效应共同决定 .通过极化率张量的定义用数值方法模拟得到了相分离体系的小角光散射图样 ,结果表明 ,散射强度分布具有方位角依赖性 ,它是由浓度、取向序参量的空间变化共同决定的 .

二元聚合物刷体系相分离的计算机模拟

利用耗散粒子动力学(DPD)方法研究了二元聚合物刷体系的相分离行为.发现组分间相容性的差别对膜厚的影响很小,对纵向相分离结构中相区尺寸的影响则较大.溶剂质量对控制聚合物刷膜的厚度和密度具有决定作用,同时对层状膜结构也具有调控作用.结果表明,通过控制环境条件,二元聚合物刷膜材料在快速且可逆地调节表面润湿性方面具有潜在的应用价值.

温度对全息聚合物分散液晶光栅形貌及电光特性的影响

采用光敏预聚物、向列相液晶和光引发剂混合物体系,在不同温度条件下制备全息光栅.利用红外光谱、光学显微镜、He-Ne激光器对预聚物和光栅进行测试.实验结果表明,光栅的衍射效率随制备温度的升高先增加后减小.对实验结果进行分析,发现它与光聚合反应体系的特性有很好的对应关系,同时深入探讨了制备温度对光栅形貌及电光特性的影响.

乙烯基单体光聚合动力学与光固化流变行为

概述了光引发体系、光照强度、单体平均官能度、液晶含量、反应温度、助剂等对乙烯基单体/液晶混合物光聚合动力学及光固化流变行为的影响.在染料和胺组成的二元Ⅱ型(夺氢型)光引发体系中,引入适当的第三组分能显著提高反应速率和转化率;增加光照强度和升高温度也能显著提高反应速率和转化率.随着单体平均官能度的增加,体系的反应速率和转化率呈现先增加后降低的趋势.对于Ⅰ型(裂解型)光引发剂,液晶含量增加,单体反应速率降低,但转化率基本不变;但对于Ⅱ型光引发剂,液晶含量增加能大幅提高单体反应速率和转化率.加入使体系黏度降低的助剂也能提高体系的反应速率和转化率.在体系相同、温度固定的条件下,反应速率越高,凝胶化时间越短;相同体系,温度升高,凝胶化时间提前;相同温度下,单体官能度愈高,体系凝胶时间亦愈短.

丙烯酸酯/液晶体系的光聚合反应动力学对PDLC电光性质的影响

采用光-示差扫描量热法(P-DSC)和光-流变学(P-Rheology)技术,测定了丙烯酸酯/液晶体系的光聚合反应动力学和凝胶化时间.基于自催化模型和凝胶时间-温度关系,计算了体系的光聚合反应速率常数和活化能,探讨了单体结构与组成、反应温度对体系光聚合动力学的影响,并研究了聚合物分散液晶(PDLC)的电光响应行为与相分离结构对光聚合动力学的依赖性.结果表明,升高反应温度、增加体系的单体反应活性和平均官能度,均提高了体系的光聚合速率常数,缩短了光聚合凝胶时间.随着单体反应活性和平均官能度的提高,体系的光聚合反应活化能明显降低,且凝胶化前的光聚合反应活化能低于光聚合全过程的平均反应活化能.当液晶含量为50%时,形成的PDLC呈亚微米尺度的双连续相结构.随着光聚合反应温度的升高,光聚合速率加快,导致凝胶时间缩短、相分离程度降低,使PDLC中液晶相尺寸变小、聚合物网络致密化,PDLC的弛豫时间延长、饱和电压降低,而开启时间和阈值电压变化不大.

清华大学TIPS法制膜技术发展历程

热致相分离(TIPS)法是相转化法中重要的一种制备聚合物微孔膜的方法,本文以聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、醋酸纤维素(CA)等4种膜材料为主线,详细介绍了清华大学TIPS法制膜技术从基础研究、关键技术突破到产业化的发展历程,及其在水处理工程中的应用情况.