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聚合物是软物质的重要组成部分。聚合物的转变和弛豫是软凝聚态物理研究的前沿领域,它同时也是架设于高分子材料结构与性能之间的桥梁。本工作利用液态力学谱技术,研究了聚合物流体(熔体和浓溶液)的结构转变及其相行为。
首先,通过研究单分散均聚物聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚氧乙烯(PEO)熔体的力学性质,证实了聚合物熔体确实存在液-液转变;同时表明液-液转变是一种动态弛豫过程,其弛豫时间的温度依赖性满足Vogel-Fulcher-Tamman(VFT)方程。通过研究不同分子量的PS熔体动力学行为,发现随着分子量的增加,参与液-液转变过程的弛豫单元的浓度减少,弛豫单元的分布变宽且弛豫单元间的耦合增强。初步推测液-液转变是聚合物熔体中链团簇通过链间协作重排而解离开来的结果。
其次,通过研究不相容的PS/PEO和相容的PEO/PMMA共混物熔体的力学性质,发现随着共混物组分的改变,熔体的液-液转变的弛豫强度和峰位出现有规则的变化,即聚合物熔体的力学性质显示出很强的组分依赖性。通过比较分析这两种共混物的实验结果,还发现液-液转变与聚合物熔体中链的凝聚缠结密切相关。
最后,研究了双亲三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)在水溶液中的相行为。发现PEO-PPO-PEO浓溶液的相转变行为(胶团化、相分离、溶胶-凝胶转变和凝胶-溶胶转变等)依赖于温度、浓度、NaCI的加入以及共聚物自身的组成等因素;还发现在胶团的形成过程中PPO链段起主要作用,而在胶团的晶化过程中PEO链段起主要作用。