聚丁二烯/聚异戊二烯共混体系在剪切场下的相行为

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本文利用流变学方法研究了聚丁二烯/低支链聚异戊二烯( PB/LPI)共混体系在振荡剪切下的相变机理。我们首先从流变学理论中导出了一个临界分散相尺寸,小于临界尺寸储能模量随着分散相增大而增大,大于临界尺寸后储能模量随着分散相尺寸的增大而减小。由于这个临界尺寸是很小的,一般情况下很难观察到,作者的实验验证了大于临界尺寸后储能模量的减小。基于这一理论,作者改变剪切诱导亚稳区中的升温速率,使得共混物在经过亚稳区的时间有所不同。作者在共混物中发现两类不同的变化。第一种变化以LPI80为代表,随着升温速率的增加,储能模量G’的最大值会增大。第二种变化以LPI10为代表,随着升温速率的增加,储能模量G’的最大值会减小。这是由于这两类共混物在亚稳区中的成核动力学与生长动力学之间不同的强弱关系造成的。如果在亚稳区中成核过程比生长过程快,那么有更多的液滴生成,界面更大,储能模量也就更大,这就是LPI80的情况。如果在亚稳区中生长过程比成核过程快,那么液滴数少而尺寸大,这就是LPI10的情况。此外本文还定性解释了升温及降温过程中储能模量的变化。   本文研究的第二方面是涨落在相分离过程中对体系粘弹性的影响。作者检验了涨落在非临界组分相分离过程中的作用,确认了涨落在非临界组分中靠近spinodal点的附近也会对体系的粘弹性造成很大的影响。对于以前升温实验外推spinodal点的方法我们做出了改进,利用了剪切诱导均相现象进行剪切淬火实验消除了界面张力在测量过程中的影响,获得了更为准确的spinodal点。同时利用涨落对粘弹性的影响作者提出了一个现象学理论,对成核分相初期的成核速率进行了估算。   作者还研究了剪切场下部分相容聚合物的稳态结构,将实空间以及倒空间的特征进行一一对应,获得了很好的相符性,重现了前人在剪切场下获得的各种形貌。此外作者还研究了剪切停止后,涨落的松弛情况,并发现了具有二级强度峰的新型FFT图。由于二级强度峰的强度很弱,作者并没有在精度较低的散射图中发现同样的结果。但是这种结构有时间依赖性,并且在多次实验中重复存在,所以作者相信这种结果是真实可信的。为了解释这种特殊结构,作者利用了Han等人提出的相结构松弛模型来解释这种周期性结构的出现。
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