光谱法研究聚苯乙烯基聚合物溶液相分离行为

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多年以来,聚合物溶液相分离行为一直受到大量研究的关注。研究兴趣包括分子量,溶剂效应,聚合物的渗透,环化反应动力学等等。通常来说,链结构的变化往往可能导致完全不同的聚合物溶液性质。例如,相比同等摩尔质量的线性聚合物,高支化度的聚合物通常具有更低的溶液和熔体粘度。与线性聚合物相比,高支化度聚合物由于具有高浓度功能性端基,因此会使得结构受限,从而导致截然不同的化学和物理性质。因此,了解这种拓扑链结构对于聚合物溶液性质的影响将显得十分必要。然而,就目前而言,很少有研究报道关于聚合物拓扑链结构对溶液相分离的影响。   在本论文中,作者主要运用了本征荧光光谱法和光散射方法对聚苯乙烯基聚合物溶液相分离行为,主要结论概括如下:   (1)当SEBS在PS选择性溶剂中时,即SEBS-(S)溶液,静态光散射和动态光散射测试发现其微相分离过程包括三个阶段。荧光分析表明,当温度高于Tc时,PEB嵌段开始轻微收缩,并且拉伸与其临近的PS嵌段。当胶束化过程开始时,PEB嵌段聚集成核,同时PS嵌段继续伸展,从而导致分子内激基缔合物数量的减少。结合Stevens-Ban方程以及阿伦尼乌斯公式,我们计算得到了激基缔合物的解离活化能Eda=-9.09kJ/mol,激基缔合物的结合活化能Eaa=3.86KJ/mol,以及激基缔合物的结合焓△H=12.95KJ/mol。   (2)当SEBS在PEB选择性溶剂中时,即SEBS.(EB)溶液,动态光散射显示其微相分离过程包括五个阶段。由于桥状链的存在,胶束在形成后会进一步发生聚集。稳态荧光结果表明分子间聚集体不会导致核内PS嵌段链间距的显著减小。此外,时间分辨荧光揭示,SEBS-(EB)溶液中存在两个寿命,分别归属于远离PEB段的PS链段和靠近PEB的PS链段。荧光寿命的温度依赖性显示胶束化过程会显著影响远离远离PEB段的PS链段,而对靠近PEB的PS链段被不会受太大影响。结合Stevens-Ban方程以及阿伦尼乌斯公式,我们计算得到,T*<T<Tc和T<T*的激基缔合物结合焓AH分别为-3.0 and6.7 kJ/mol。   (3)通过研究聚苯乙烯(PS)-超支化聚乙烯(HBPE)在氯仿中的散射光强温度依赖性发现,该体系属于UCST相分离。大分子量PS较小分子量PS具有更快的相分离速率,和de Gennes等人的研究结果一致。有趣地是,体系的相分离速率并没有随着HBPE的分子量的递增而简单增加,其相分离速率顺序为:中分子量HBPE>高分子量HBPE>低分子量HBPE。这   个反常行为需按以下机理解释:对于低分子量HBPE而言,很难形成HBPE链之间的缠结,从而相分离现象并不明显。当分子量大小达到形成缠结的要求时(如中分子量和高分子量HBPE),支链对于缠结的影响(“稀释作用”)就变得非常重要。换句话说,HBPE支链越短,其主链相互缠结的几率则越大,因而HBPE链更容易聚集,HBPE与PS的相分离则越快。此外,通过分解反应动力学模型计算得到中分子量和高分子量HBPE体系的相分离活化能分别为.150.3 and-52.3 kJ/mol。
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