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流场中聚合物共混物的相分离动力不不仅是凝聚态物质的化学和物理研究中具有挑战性的课题,又对聚合物材料的加工有重要的指导意义.为研究剪切流场下聚合物共混物的相分离动力学,研究小组首先设计安装了平动式平板剪切装置,实时跟踪相结构的演化.同时,研究小组又用计算机模拟技术从理论上研究体系的动力学行为.主要的研究内容和结果如下:1.自行设计和装配了一套微机控制的精密平动式平板剪切装置,并将其与经改装的可连续采集和处理光学图案的激光光散射系统和光学显微系统相结合,构成一台流变光学装置.该装置可用微机控制剪切速率、温度以及图象显示、数据处理等过程,自动化程度较高,可用两种独立的光学方法(流变-小角激光散射地和流变-光学显微法)去实时地观察和研究剪切流场中微米级的聚合物相结构的产生和演化.2.运用以上装置实时地观察了聚苯乙烯(PS)和聚甲基乙烯基醚(PVME)二元共混物Spinodal相分离后的相结构在剪切作用下的形变过程.发现沿剪切方向聚合物微粒发生仿射形变,并且聚合物微粒的尺寸分布变宽;而在垂直于剪切流动的方向上聚合物微粒的尺寸和尺寸分布都不受影响,但浓度涨落的相关性增强.随后的计算机模拟结果和实验中的发现相当一致.3.研究了外加应变场中PS/PVME共混物的相分离动力学.发现如要在相分离开始前施加一定的剪切应变,然后停止剪切,升温后体系的相分离是各向异性的,其光散射为一种转置的"蝴蝶"形(Butterflylike)图案.如果对已相分离的体系施加一定的剪切形变,则特征的Spinodal散射环沿剪切方向被压缩成两条明亮的散射条带.剪切停止后,垂直方向的光散射增长较快;而在平行方向,随着松弛过程的进行,特征的散射环重新出现,最后形成一种我们命名为"胡桃核"形(Nut-shelllike)的散射图案.这两种特征的光散射图案,都是国际上首次报导.4.基于时间相关的Ginzburg-Landau方程(Time-Dpndent Ginzburg-Landau Equation,TDGL Equation),用数值方法研究了相分离过程中由振荡剪切诱导的相结构的各向异性生长及其相应的流变学.发现随着淬冷深度的不同,所生成的相结构有显著不同:在深度淬冷时,生成一种"盘"状(Disklike)相;而在浅淬冷时,生成一种"棒"状(Rodlike)相.特别是在浅淬冷时,所生成的"棒"状相发生褶皱,导致体系异常的流变行为.研究小组的结果为今后的流变光学实验工作指出了一个新的研究内容.5.在TDGL方程中引入链伸展效应(Chain Stretching Effect),研究简单剪切流动下聚合物共混体系的相分离.发现随Rouse松弛时间的增加,聚合物微粒断裂时所对应的临界应变也相应增加.因此当聚合物分子量较高时,随剪切应变的增加聚合物微粒可以被拉成细长条而不断裂.和Doi-Ohta的理论相比,在考虑聚合物的链伸展效应后,剪切应力和第一法向应力差对剪切速率的依赖性都显著增强,这个结果已经被流变测量所证实.以上的模拟结果首次从理论上解释了最近在聚合物共混物的剪切实验中发现的所谓"细丝"相(String Pattern)的起源.6.作为考察聚合物共混物中不对称效应的初步尝试,对聚合物共混体系的Flory-Huggins-de Gennes自由能泛函进行Landau展开;发现要正确描述非临界组成的聚合物共混体系的相分离,必须采用包含序参量的奇次项的Ginzburg-Landau自由能泛函.