弱带电高分子自组装及片晶单层膜相变动力学.PDF

分类号 密级 UDC 编号 博 士 后 研 究 工 作 报 告 弱带电高分子自组装及片晶 单层膜相变动力学 刘一新 工作完成日期 2009 年 11 月—2012 年 2 月 报告提交日期 2012 年 2 月 复 旦 大 学 (上海) 2012 年 2 月 弱带电高分子自组装及片晶 单层膜相变动力学 Microphase Separation of Weakly Charged Polymers and Phase Transition Kinetics of Lamellar Crystal Monolayers 博 士 后 姓 名 刘一新 流动站(一级学科)名称 化学 专业( 二级学科) 名称 高分子化学与物理 指 导 教 师 张红东 研究工作起始时间 2009 年 11 月 研究工作期满时间 2012 年 2 月 复旦大学 （上海） 2012 年 2 月 内容摘要 本报告分为相对独立的两部分。在第一部分，我们用自洽场理论方法研究了带 电两嵌段共聚物的微相分离行为。自洽场理论已成为高分子物理中研究中性聚合 物相行为的标准方法，然而在带电聚合物中的应用才刚刚兴起，发展还很不完善。 自洽场理论在处理带电聚合物体系时往往被限制在解决一维空间问题，我们通过 在自洽场理论计算中引入多重网格算法求解与静电作用相关的 Poisson-Boltzman 方程，成功开展了二维空间自洽场理论研究，此方法可拓展到三维空间问题。这 一部分的主要研究结果如下： （1）通过二维实空间自洽场理论计算，构造了负电- 中性两嵌段共聚物相图。 研究发现：负电- 中性两嵌段共聚物无序-有序相转变边界线（ODT ）和有序-有序 相转变边界线（OOT ）均高于相应的中性嵌段共聚物。同时，负电- 中性两嵌段共 聚物的ODT 和OOT 边界线均为不对称曲线。这一特征导致在原本只能形成层状 相结构（LAM ）的f =0.5 附近区域内柱状相（HEX ）反而成为稳定结构，这与目前 的实验观察一致。 （2 ）通过二维实空间自洽场理论计算系统研究了相互作用参数、电离度等物 理参数对负电- 中性两嵌段共聚物浓溶液相形态的影响，着重考察了这些控制参数 对体系相容性、有序结构周期、链段浓度分布、溶剂浓度分布、反离子浓度分布 和净剩电荷浓度分布的影响。研究发现：相互作用参数，电离度等控制参数对LAM 和HEX 这两种相形态的影响方式是相同的。 嵌段A 和嵌段B 之间的相互作用参数 N 增大、嵌段A 电离度 N 减小、介 AB A 电常数增大，盐浓度c 升高、溶剂与嵌段A 的相互作用参数 N 和溶剂与嵌段B s AS 的相互作用参数 N 之间差值| N N |增大以及高分子浓度 增大均使体系 BS AS BS