自由基聚合诱导的粘弹性相分离中的形貌结构

来源 :中国科学院广州化学研究所 中国科学院广州化学有限公司(中国科学院广州化学研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:liqixuexue
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本文以相差显微镜为主要研究手段研究了由单体与二甲基二苯基硅氧烷无规共聚物(PDMSDPS)形成的均相溶液在自由基聚合诱导相分离过程中相区形貌的演化。由于PDMSDPS的分子量和玻璃化转变温度均远低于单体聚合产物,因此,实验中采用的体系均为动力学不对称体系。由于相互分凝的单体聚合产物和PDMSDPS的动力学不对称性对相分离动力学产生的影响,导致了相分离过程中全新分相结构的出现:在4-氯苯乙烯/PDMSDPS体系中观察到粘弹性相分离的特征结构之一——单分散的运动液滴相的形成。相分离生成的粒径单分散的聚-4-氯苯乙烯富集相液滴做剧烈的布朗运动,相互碰撞却不会发生合并:随着单体转化率的增加,液滴粒径尺寸增大但始终保持其单分散性,最终自发地排列成具有高度规整性的类晶排列结构。这种特殊的相行为在4-溴苯乙烯/PDMSDPS体系中也存在。在甲基丙烯酸正丁酯(n-BMA)/PDMSDPS体系中,随着起始单体浓度的增加,可以生成液滴相、网络状相和海绵状相三种不同结构。其中,网络状相和海绵状相与非反应体系粘弹性相分离中的特征结构非常类似,但在低单体浓度条件下生成的液滴相却体现出普通相分离的特征:这些液滴碰撞后会合并,并具有较宽的粒径分布。该体系除了随单体浓度的增高体现出从普通相分离到粘弹性相分离的过渡行为之外,在某一固定浓度下,体系的相分离动力学也会随着相分离的时间延长而发生从普通相分离到粘弹性相分离的改变,从而导致了多孔网络结构的生成。虽然动力学不对称性对自由基聚合诱导的相分离产生了深刻的影响,但是不论4C1S体系还是n-BMA体系均没有如非反应体系粘弹性相分离理论所预测的那样,随着高粘弹性组分浓度的增高而依次出现运动液滴相、网络状相和海绵状相。这两个体系中的相结构仅与上述的三种特征结构部分对应。这也反映了粘弹性相分离在反应体系和非反应体系中的差异。通过比较4C1S体系和n-BMA体系,认为单体聚合产物P4C1S和PBMA与PDMSDPS之间的分凝强度是导致形貌差异的原因。
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