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高分子物理专题讲座 聚合物与界面 赵 江 中国科学院化学研究所 高分子物理与化学国家重点实验室 北京100080 聚合物在界面上的一般特征 • 吸附现象与界面上聚合物浓度的分布 • 界面吸附量 • 聚合物分子链的构象 • 分子量的影响 • 吸附竞争 • 吸附动力学 • 流体的影响与作用 • 界面倒空效应 界面上的聚合物链段的浓度分布 吸附量Γ = Γ + Γ a ex d A polymer concentration profile as a function of distance z from the interface f c(z)：总体链段浓度；c (z)：非吸附链段浓度； Γex d ：聚合物界面过量浓度（excess ）；Γ ：界面倒空链段浓度（depletion ）。 ex a ex 极稀溶液情况：Γ ≈Γ ，聚合物熔体情况：Γ →0。 聚合物吸附的等温吸附曲线 A typical high-affinity polymer adsorption isotherm (for mono-dispersed sample) 吸附量~ 分子量、溶剂性质、界面相互作用、溶剂表面张力、聚合物链 吸附量~ 分子量、溶剂性质、界面相互作用、溶剂表面张力、聚合物链 结构（嵌段聚合物）、电荷分数与离子强度（聚电解质） 结构（嵌段聚合物）、电荷分数与离子强度（聚电解质） 界面吸附的聚合物的分子构象（loop, train, tail ） Pictorial representation of an adsorbed polymer layer. 多分子量组分聚合物对界面吸附的效应 Adsorption isotherms of a mixture of two polymer fractions 1. 界面吸附量很低时，不同的分子量的聚合物没有差别（因为有足够多的表面空位）； 2. 吸附饱和时，高分子量组分完全吸附，而小分子量组分吸附于未被覆盖的吸附点； 3. 当表面被大分子量组分吸附饱和时，吸附曲线出现平台。 吸附竞争 大分子 小分子 链段 界面 小分子 界面 相互作用 大分子 大分子 链段 界面 链段 界面 界面吸附的动力学 -2 1 2