侧链型液晶共聚物超分子结构的计算模拟研究

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本文使用耗散粒子动力学(DPD)方法,构建了侧链型液晶共聚物(SCLC)的分子模型,研究了其微相分离的不同超分子结构。SCLC模型中,共聚物由柔性的A、B嵌段以及刚性的液晶C嵌段组成,C嵌段为B嵌段的侧链接枝,A、B和C嵌段两两之间相互排斥。本文主要研究:  (1)侧链型液晶共聚物的本体自组装研究。SCLC在自组装过程中,随着A链长的增大,共聚物相行为发生“球状相(SA)→柱状相(CA)→连续相(GA)→层状相(L)→连续相(GC)”的转变。此外,对侧链液晶C链长和接枝数的研究发现,随着C链长的增长,液晶侧链接枝数的增加,自组装结构更易形成层状相。从上述条件下得到的稳定相区中,分别选定各类相的典型结构进行退火处理,研究侧链液晶的有序性变化。研究发现,随着温度缓慢降低,液晶侧链趋于取向排列,温度越低,液晶有序性越强,有序参数S越大。通过改变柔性A链长和刚性C链长还发现,A链长对液晶侧链的有序度影响很小,而C链长的增加会使得侧链排列的有序度显著增大。  (2)SCLC与柔性侧链共聚物自组装结构的比较。将SCLC刚性侧链变成柔性,通过研究柔性侧链共聚物的超分子结构,可以了解接枝侧链的刚柔性对自组装结构的影响。随着A链长增大,自组装结构发生“球状相(SA)→连续相(GA)→层状相(L)→连续相(GC)”转变。与SCLC相比,柔性侧链共聚物的球状相的区域更大,而层状相的区域相对较小,同时柔性侧链共聚物无柱状结构相区。  (3)液晶型侧链共聚物在溶液中的自组装研究。SCLC在溶液条件下的自组装其本身是一个独立的体系,与本体条件不同,溶液体系不仅仅受各组分相对含量,组分间作用参数,接枝度等的影响,还同时受到共聚物的浓度,溶液的溶解度等因素的的影响。经初步研究发现,A链长和浓度对共聚物的自组装结构有很大的影响,随着A嵌段长度和浓度的不同,SCLC能够在溶剂中形成球状胶束Suni,多级球状胶束Shie,盘状胶束P,多级囊泡Vhie,扁柱结构Cflat和膜状结构L等。
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