嵌段共聚物退火

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线型ABC三嵌段共聚物体相结构的模拟

线型ABC三嵌段共聚物体相结构的模拟杨婷婷;杨滢;于彬【摘要】为了研究不同参数对线型ABC三嵌段共聚物熔体形态的影响,采用模拟退火方法,通过改变ABC三嵌段共聚物的模拟格子大小、各嵌段体积分数以及AC 嵌段间的相互作用,模拟出多种三嵌段共聚物有序的体相结构,并与已有结果进行对比.研究结果表明:线型ABC三嵌段共聚物在本体中可以自组装得到层状相、层柱状相、双连通相、球状和穿孔层状相等有序结构.在对称三嵌段共聚物计算模拟中,固定嵌段总长度为24,当嵌段AC间相互作用力大小为1,嵌段B长度为5、6和9时,三嵌段共聚物分别呈双连通相、层状相和层柱状相;嵌段B的长度为8、10和12时,模拟体相结构均为层状相,且3种层状相的体相周期相差不大.在非对称三嵌段共聚物中,固定嵌段B的长度为4,当嵌段AC间的相互作用力大小为1,嵌段A的长度为9时,嵌段共聚物的模拟体相呈层中柱结构;当AC间相互作用力大小为10,嵌段A的长度取7时,嵌段共聚物的模拟体相呈穿孔层结构.【期刊名称】《天津师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】6页(P10-15)【关键词】线型ABC三嵌段共聚物;自组装行为;体相结构;体积分数;模拟退火【作者】杨婷婷;杨滢;于彬【作者单位】天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387;天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387;天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387【正文语种】中文【中图分类】O469嵌段共聚物是由2个或2个以上化学性质不同的单体单元构成的聚合物，通过共价键连接而成.嵌段共聚物具有丰富的自组装行为，在光学、电子、化学和生物等领域具有广泛的应用前景[1-3].嵌段共聚物根据组成其单体个数的不同，可分为二嵌段共聚物、三嵌段共聚物和多嵌段共聚物；根据链拓扑结构的不同，可分为线型、星型、梳型、树枝型和环形共聚物等[4].嵌段共聚物通过化学键相连接，由于不同单体的化学性质不同，彼此相互排斥，因此在这种特殊分子结构中会产生微相分离现象，即在10～100 nm尺寸范围产生有序的相结构.嵌段共聚物可作为表面活性剂、热塑弹性体和共混相容剂等，在生物化工、医药和建筑等领域应用广泛[5-6]. AB型双嵌段共聚物是最简单的一种嵌段共聚物，只由A和B两种嵌段构成.近年来，双嵌段共聚物体相的相关研究日趋成熟，在实验和理论研究中得到了相互验证.在AB双嵌段共聚物的溶体状态下，通过改变嵌段的体积分数以及嵌段间的相互作用，观察到了球状相、柱状相、层状相、双连通结构和孔层结构[7-8].在AB嵌段共聚物的稀溶液中，嵌段共聚物的自组装依赖于嵌段的相对长度，从而观察到球状、杆状、层状和双连通结构等大量新奇的形态[9-11].与AB双嵌段共聚物相比，ABC 三嵌段共聚物自组装的多样性和复杂性显著提高，因此在结构上会出现了与双嵌段共聚物不同的相图结构[12-15].三嵌段共聚物的自组装体相主要受体积分数（fA=NA/N，fB=NB/N和fC=1-fA-fB）和分离强度参数χN的影响，其中嵌段A的聚合度NA即嵌段A的链长，嵌段B的聚合度NB即嵌段B的链长，嵌段C的聚合度NC即嵌段C的长度，总聚合度N为共聚物总链长，Flory-Huggins参数χ表示不同单体间相互作用力的大小，主要受温度影响.为了研究线型ABC三嵌段共聚物在三维模拟下自组装的体相，本研究选用Monte Carlo和模拟退火的方法进行计算，通过改变ABC三嵌段共聚物的相互作用力和体积分数，研究不同参数对线型ABC三嵌段共聚物体相的影响.1 模拟方法与模型Monte Carlo模拟方法建立在概率论和统计力学的基础上[16]，以随机抽样为主要方法，通过建立概率模型，将其参数设为所求问题的解，然后对模拟过程随机抽样，得到解的近似值，即所求问题的解.本研究采取Monte Carlo模拟方法中的简格子模型对线性ABC三嵌段共聚物的体相进行研究[17-18].模拟过程选取体积为V=Lx Ly Lz（Lx、Ly和Lz为模拟格子3个边的边长）的简立方格子，即3个坐标的方向均采用周期性边界条件[16]实现所需的受限条件.模型中三嵌段共聚物的形式为由此求得各嵌段体积分数为fA=NA/N，fB=NB/N和fC=1-fA-fB.设总链长N=24，NA≤NC，且AA、BB和CC单体间的相互作用力为0，即χAA=χBB=χCC=0.由于采用键长涨落模型[19]，每个单体仅占据1个格点，且任一格点不可被2个及以上单体同时占据，键长为1和计算主要通过链翻转和蛇形运动实现.蛇形运动的具体实现步骤为：随机选取一个空格，并在其周围的18个最近邻位置中随机选取一个嵌段共聚物单体尝试进行交换，如此次交换后与该单体相连的2个键的键长均不超过则该尝试运动被允许；如交换导致与该单体相连的2个键的键长均超过则此次交换被禁止.交换运动最终能否成功还需要由Metropolis 抽样原理[20]进一步判断，如交换运动前后的能量差ΔE＜0，则交换运动被接受；反之则此次交换运动以一定概率被接受.温度的设置采取模拟退火的方法，即Tj=fTj-1，其中Tj为退火到第j步时的温度，f为退火的比例系数.系统的退火过程一直持续到温度达到某个预定值TM为止.模拟中，设定退火步数为70步，即在退火70步时达到预设定的温度值TM.而f的数值取决于相邻两步退火的能量差值，如果能量差值较小，则f=0.92；如果能量差值较大，则f=0.95.一个Monte Carlo步（MCS）定义为所有格点位置都平均历经一次尝试移动，模拟中每个退火步下运行25 000次MCS.2 结果与讨论2.1 对称线型ABC三嵌段共聚物的体相对模拟格子大小V=38×40×42的对称线型ABC三嵌段共聚物进行模拟，设总链长N=24.由于研究对象为对称ABC三嵌段共聚物，故体积分数fA等于体积分数fC，即嵌段A的长度NA等于嵌段C的长度NC，在模拟中设嵌段AB和嵌段BC间相互作用力的大小均为1，即χAB=χBC=1.嵌段AC间相互作用力的大小χAC分别为1和10时，随着嵌段B长度NB的减小，对称三嵌段共聚物ABC的模拟体相图如图1所示.文中所有图中均由蓝色标注嵌段A，红色标注嵌段B，绿色标注嵌段C.图1 不同χAC和NB对应的对称ABC嵌段共聚物的模拟体相图Fig.1 Simulated phase structure of symmetric ABC block copolymers with different χACand NB由图1可以看出，通过改变χAC以及嵌段A、B和C的体积分数，对称线型ABC 三嵌段共聚物的体相呈现不同的形态.当NB=14时，嵌段A与嵌段C组成双连通结构；当NB=12，10和8时，嵌段A、B和C均为周期性排布的层状相，不同的层状所呈现的体相周期不同；当NB=6和4时，嵌段A和嵌段C呈层状相排列，嵌段B呈柱状相排列，形成层中柱的结构.同时，当NB固定时，χAC不同则共聚物的体相也不同.当NB=14时，在不同的相互作用力下，嵌段A和嵌段C虽然同为双连通结构，但当χAC=10时，双连通结构存在一些缺陷；χAC=1时，双连通结构比较完整；当NB=12和8时，嵌段A、B和C均呈周期排布的层状相，但χAC不同时，体相周期大小不同；当NB=6，χAC=10时，共聚物的模拟体相为层状相，而χAC=1时，模拟体相为层中柱结构.当χAC=1，NB=6和4时，ABC三嵌段共聚物的模拟体相如图2所示，其中图2（a）为NB=6时，模拟体相的正视图，图2（b）为NB=6时，嵌段A和嵌段B 的模拟体相图，图2（c）为NB=4的模拟体相图，图2（d）为NB=4时，嵌段A与嵌段B的模拟体相图.图2 χAC=1，NB=6和4时，对称ABC共聚物及嵌段A和嵌段B的模拟体相图Fig.2 Simulated phase structure of symmetric ABC block copolymers,block A and block B when χAC=1，NB=6 and 4由图2（b）可以看出，χAC=1，NB=6时，共聚物的模拟体相为层中柱结构，且嵌段B在AC层状相的界面形成了柱状相，而嵌段B形成柱状结构的界面是椭圆形.由图2（c）可知，χAC=1，NB=4时，三嵌段共聚物的模拟体相也出现了类似的层中柱结构，嵌段B形成柱状结构呈现出更加扁平的趋势.通过对比2组层中柱结构，嵌段A、B和C的链长分别为NA=9，NB=6，NC=9和NA=10，NB=4，NC=10时，即嵌段A、B和C的嵌段组分比分别为3∶2∶3和5∶2∶5时，模拟体相呈现层中柱结构，此结果与Stadler工作组的实验结果[21]相符.χAC=1，NB=12和10时，ABC三嵌段共聚物的层状模拟体相如图3所示，其中图3（a）和图3（c）分别为多周期的层状相，图3（c）和图3（d）为一个周期的模拟体相图.图3 χAC=1，NB=12和10时，对称ABC共聚物的模拟体相图Fig.3 Simulated phase structure of symmetric ABC block copolymers when χAC=1，NB=12 and 10当χAB=χBC=χAC=1，NB=8~12时，共聚物表现出多周期层状相（图1）.由图3的（a）和图3（b）可以看出，当NB=12时，嵌段A、B和C均沿简立方格子的z轴方向规则排列，体相周期约为21；当NB=10时，共聚物层状结构的排列与坐标轴存在一定倾角，这是因为模拟盒子的大小和共聚物的体相周期不匹配.通过计算层状结构在3个坐标轴方向的周期数nx、ny和nz，并由估算出体相周期值.当NB=10时，层状相的体相周期约为21.图3（c）和图3（d）为通过改变模拟格子的大小，分别计算出NB=12和10时，嵌段共聚物成单周期层状相，并均沿z方向均匀排布.由图3可知，随着NB的减小，共聚物的体相周期相差不大，均约为21.改变模拟格子大小V=40×42×44，设总链长N=24，当χAB=χBC=1，χAC=0.1，0和10时，不同NB情况下，对称ABC三嵌段共聚物的体相如图4所示.图4 改变模拟格子大小后，不同χAC和NB对应的对称ABC嵌段共聚物的模拟体相图Fig.4 Simulated phase structure of symmetric ABC block copolymers with different NB and χAC after changing the volume fraction of each block由图4可以看出，当χAC=10，NB=14时，嵌段A和嵌段C呈双连通相；NB=12，10和8时，嵌段A、嵌段B和嵌段C均呈层状相，但体相周期各不相同，随着NB的减少，体相周期也逐渐减小；当NB=6时，嵌段B的模拟体相呈现出穿孔层，而嵌段A和嵌段C的模拟体相均呈层状相.χAC=1，NB=14和12时，嵌段A和嵌段C均呈双连通相；NB=10和8时，嵌段A、嵌段B和嵌段C呈层状相；当NB=6时，嵌段B的模拟体相呈柱状相，而嵌段A和嵌段C呈现层状，共聚物的模拟体相呈层中柱相.χAC=0.1，NB=14，12和10时，嵌段B的体相呈层状相，嵌段A和嵌段C平铺在一层呈交错的层状相；当NB=8和6时，嵌段ABC共聚物的体相呈不规则排布.当固定NB=14时，随着χAC的增加，对称ABC三嵌段共聚物的模拟体相由层状相转变为双连通相；固定NB=12，随着χAC的增加，模拟体相由不匀排布的层状相变为双连通结构，再改变成规则排布的层状相；当NB=6时，随着χAC的增加，嵌段共聚物的模拟体相从混乱状态变为层中柱再改变成穿孔层相.由此可知，固定NB时，通过改变χAC，嵌段共聚物的模拟体相和体相周期均发生改变.对比图1和图4可知，在不同模拟格子中，固定χAC=1，当NB=14时，模拟体相均呈双连通结构；当NB=10和8时，三嵌段ABC的模拟体相均呈层状相；当NB=6时，模拟体相为层中柱，由此可知模拟格子大小对三嵌段共聚物体相的影响并不很明显.但当NB=12时，三嵌段共聚物的体相分别为层状相和双连通相，这与计算时选取的随机数以及三嵌段共聚物形成的稳定程度有关.为了得到更多的有序结构，通过改变模拟格子大小、嵌段AC间相互作用力以及嵌段A、嵌段B和嵌段C的体积分数，计算出嵌段A和嵌段C呈球状和柱状的模拟体相，结果如图5所示.图5 对称ABC嵌段共聚物形成的双色球和双色柱模拟体相图Fig.5 Two-color ball and two-color column simulated phase structure of symmetric ABC block copolymers由图5（a）可知，当格子大小V=38×40×42，χAB=χBC=1，χAC=10，NB=20时，嵌段A和嵌段C均呈球状相排布.图5（b）为嵌段A和嵌段C为球形排列的正视图.由图5（b）可以看出，嵌段A和嵌段C所形成的球状相相互交错，均匀地排在简立方格子中.由图5（c）可知，在V=40×40×40模拟格子中，当χAB=χBC=1，χAC=5，NB=18时，嵌段A和嵌段C呈柱状均匀排布，而嵌段B以穿孔层的形式排列在简立方格子中.图5（d）为嵌段A和嵌段C呈柱状均匀排布的正视图.由图5（d）中可以看出，嵌段A和嵌段C形成的柱状相相互交错排布在简立方格子中，并沿着坐标轴方向均匀排布.由图5可知，在不同参数作用下，对称三嵌段ABC共聚物的模拟体相会出现嵌段A和嵌段C呈双色球和双色柱的对称结构.2.2 非对称ABC三嵌段共聚物的体相模拟固定非对称ABC三嵌段共聚物的大小V=40×40×40，设总链长N=24，且NA＜NC，即fA＜fC，同时χAB=χBC=1.当NB=4，χAC=0.1、1和10时，通过改变嵌段A的长度得到非对称三嵌段共聚物的模拟体相如图6所示.图6 当NB=4时，不同χAC和NA对应的非对称ABC共聚物的模拟体相图Fig.6 Simulated phase structure of asymmetric ABC block copolymer with different χAC and NA w hen NB is 4由图6可知，χBC=0.1时，随着NA的增加，ABC三嵌段共聚物获得的自组装体相呈混乱的状态，无有序体相形成，这与实验结果以及其他模拟方法计算出的结果相同[22-24].在χBC=1的情况下，当NA=6，NC=14（即A6 B4 C14）时，嵌段A和嵌段B形成穿孔层结构，其他部分由嵌段C进行填充；当NA=7，NC=13时，嵌段A形成柱状，而嵌段B呈空心柱，并附着在嵌段A共聚物的表面，其他部分由嵌段C共聚物填充；当NA=8，NC=12时，嵌段B形成柱状相排列，而嵌段A和嵌段C形成层状相；当NA=9，NC=11时，嵌段B同样形成柱状相，嵌段A与嵌段C则呈层状相，且ABC三嵌段共聚物在简立方格子中呈现周期排布.在χBC=10的情况下，当NA=4，NC=16时，嵌段A和嵌段B均成穿孔层排布，且呈空心穿孔层状的嵌段B附着在嵌段A表面，其他部分由嵌段C填充；当NA=6，7，8和9时，嵌段B的体相均呈穿孔层排布，而嵌段A和嵌段C的体相均以层状排布，且在不同体积分数下，嵌段共聚物的体相周期不同.当NB=7，χAC=0.1，1和10时，改变NA得到ABC三嵌段共聚物的模拟体相如图7所示.由图7可知，当χBC=0.1时，随着NA的增加，ABC三嵌段共聚物呈现不规则的混乱相排布.在χBC=1的情况下，当NA=4，NC=13时，嵌段A呈连通相，嵌段B附着在嵌段A表面形成空心结构，其他部分由嵌段C进行填充；当NA=6，7和8时，共聚物的体相均呈层状相排布.且当χBC=7时，嵌段ABC共聚物的体相呈均匀排布的层状相.在χBC=10的情况下，当NA=4，5和6时，嵌段B的体相呈穿孔层，嵌段A和嵌段C分别呈层状相排布；当NB=7和8时，嵌段A、嵌段B和嵌段C均呈层状排布.图7 当NB=7时，不同χAC和NA对应的非对称ABC共聚物的模拟体相图Fig.7 Simulated phase structure of asymmetric ABC block copolymer with different χAC and NA when NB is 7实验和理论研究中已找到了多种有序结构，例如，杨玉良等[16]应用SCFT方法确认得到了层状相、六角柱、核-壳型柱结构、含有内嵌球或界面球的层结构以及包含界面球的柱状结构等稳定形态.Zheng等[25]通过联合Ohta-Kawasaki自由能表达和DFT方法，确认了11个形态.Shefelbine等[26]在对非对称三嵌段共聚物isoprene-b-styrene-b-dimethylsiloxane熔体的研究中发现了核-壳型的gyroid 形态，这一结构同时也被Hückstädt[27]在对styrene-b-1，2-butadiene-b-2-vinylpyridine三嵌段共聚物的研究中确认.而本研究通过计算方法，仅验证得到了ABC三嵌物的层状相、层柱状相、界面球状相和穿孔层状相，这是由于模拟格子大小的选取以及嵌段间结构的复杂性造成计算时间的延长，因此获取的有序结构较少.3 结论本研究采用模拟退火方法对熔体下线型ABC三嵌段共聚物的自组装行为进行模拟.运用Monte Carlo模拟方法，通过调整简单立方格子大小、嵌段A与嵌段C间的相互作用参数以及嵌段A、嵌段B和嵌段C的长度，获得了多种微观有序结构，并将这些结构与已有的实验和结论结果进行比较，得到以下结论：（1）在对称三嵌段共聚物中，随着B嵌段长度的减小，对称线型ABC三嵌段共聚物的体相依次形成了双连通结构、层状相和层柱状相.（2）在对称线型ABC三嵌段共聚物中，当B嵌段的长度为8~12，三嵌段共聚物的模拟体相呈层状结构，且当嵌段AC间相互作用相同时，层状结构的体相周期均约为21.（3）在非对称线型ABC三嵌段共聚物中，当嵌段AC间相互作用较弱时，三嵌段共聚物的模拟体相结构呈无序排布；随着嵌段AC间相互作用逐渐增加，三嵌段共聚物的模拟体相出现有序结构，如层状结构、穿孔层结构和层中柱结构.【相关文献】[1]XU J P，JI J，CHEN W D，et al.Novel biomimetic polymersomes as polymer therapeutics for drug delivery[J].Contr Rel，2005，107：502-512.[2]KIM H C，PARK S M，HINSBERG W D.Block copolymer based nanostructures:materials，processes，and applications to electronics[J].Chem Rev，2009，110（1）：146-177. 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受限环境下两嵌段共聚物及其与均聚物共混体系自组装行为模拟研究

受限环境下两嵌段共聚物及其与均聚物共混体系自组装行为模拟研究嵌段共聚物可以自组装形成丰富的微观有序结构及这些微观结构的潜在应用价值，因此对嵌段共聚物体系的研究一直都是实验和理论上的一个重要课题。

对两嵌段共聚物熔体，实验和理论已经证实，随着单体体积分数和单体-单体之间的相互作用强度的变化，该体系可以自组装形成一系列的平衡有序结构，即，层状相、六角排列的柱状相、双连通Gyroid相、体心立方结构的球状相。

实践中，人们发现在受限环境下，受限引起体系熵的减小，同时结构受挫程度和表面对嵌段共聚物的作用会强烈的影响其自组装相行为。

这些因素诱使了可能具有潜在应用价值的新颖形态的形成，而这些形态在体相下是无法形成的。

大量的实验和理论研究表明，随着受限维度从一维（平行板受限）、增加到二维（柱状纳米孔受限），再到三维（球状纳米孔受限），两嵌段共聚物的自组装形态越来越复杂。

受限作用对嵌段共聚物微相分离及自组装形态的影响，以及理解这些新奇结构的自组装机理也是聚合物科学研究中的重要内容。

添加均聚物到嵌段共聚物体系中也赋予了其新的相行为，如使体系呈现出一些新的有序结构，或使体系呈现宏观相分离。

此外，聚合物受限在纳米槽内或接枝在基板上等体系的自组装行为也受到广泛关注。

本论文使用模拟退火方法，系统地研究了嵌段共聚物和均聚物共混体系在三维受限环境中、嵌段共聚物受限在圆柱形纳米槽内、以及均聚物接枝在基板上的自组装行为。

预测了嵌段共聚物的自组装形态随着均聚物的链长、受限尺度以及聚合物间相互作用强度等因素演化的规律；揭示了受限环境中复杂形态的形成机制；考察了不同参数对方形刷或带状刷自组装形貌的影响。

本论文第二章中研究了AB两嵌段共聚物和均聚物A或B组成的共混体系、以及两嵌段共聚物AB和均聚物C组成的共混体系受限在球状纳米孔内的自组装行为。

当表面吸引A单体时，发现对称AB两嵌段共聚物和均聚物A共混体系的自组装结构受均聚物含量、均聚物链长和受限尺度影响。

非对称半结晶两嵌段共聚物的微相分离与结晶行为的模拟退火研究

非对称半结晶两嵌段共聚物的微相分离与结晶行为的模拟退火研究尹玉华;孙平川;李宝会;金庆华;丁大同【期刊名称】《计算物理》【年(卷),期】2007(24)1【摘要】利用模拟退火方法研究非对称半结晶两嵌段共聚物熔体分别在弱分离和强分离条件下的结晶过程.考察微相分离作用和结晶作用的相对强度对柱状组成的两嵌段共聚物平衡形态的影响.研究结果表明,当嵌段间的相互排斥作用较弱时,结晶便破坏了柱状畴;当此相互作用足够强时,结晶过程可以有效地被限制在熔体微相分离所形成的柱状畴内.另外,介于上述两种情形之间还存在一个模板区域,此时熔体形成的柱状畴大部分被保留下来,但在局部会变形或连通.这些结果和文献报道的实验结果一致.当嵌段间的相互排斥作用非常强时,结晶被抑制,微相分离主导最终形态,观察到了非晶态结构.【总页数】4页(P95-98)【关键词】模拟退火方法;半结晶两嵌段共聚物;结晶行为;微相分离【作者】尹玉华;孙平川;李宝会;金庆华;丁大同【作者单位】南开大学物理学院;南开大学化学学院功能高分子材料重点实验室【正文语种】中文【中图分类】O631.13【相关文献】1.聚四氢呋喃—聚甲基丙烯酸甲酯两嵌段共聚物的结晶行为 [J], 刘立志;姜炳政2.聚氧化乙烯-聚苯乙烯-聚氧化乙烯三嵌段共聚物的微相分离与结晶 [J], 石晓虹;刘立志;方天如;姜炳政3.PS-b-PEO-b-PS三嵌段共聚物的结晶形态与微相分离(Ⅱ)浇铸溶剂的影响 [J], 袁建军;徐祖顺;李小琴;程时远4.聚甲基丙烯酸甲酯－聚四氢呋喃两嵌段共聚物／聚四氢呋喃共混体系的相容性和结晶行为 [J], 刘立志;姜炳政;周恩乐;牛刚5.PS-b-PEO-b-PS三嵌段共聚物的结晶形态和微相分离(I)PEO含量及分子量的影响 [J], 袁建军;徐祖顺;李小琴;程时远因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

嵌段共聚物退火

非对称二嵌段共聚物胶束薄膜在溶剂退火过程中的形态变化摘要对在氯仿溶剂蒸汽退火过程中不对称的聚苯乙烯——嵌段——聚（2——乙烯基吡啶）二嵌段共聚物胶束薄膜的形态变化进行了研究，最初，在膜表面形成纳米级范围的小岛，进一步的退火导致共聚物PS-b-PVP缸底部刷层以上构成的岛的生长，为了进行比较，对从THF溶液（不含胶束结构）中制备的嵌段共聚物进行了研究，从THF 中制备的膜的表面形态在溶剂退火过程中经过去湿调幅机制在不断地演变。

在很长一段时间的溶剂蒸汽退火中，两种薄膜显示出相同的表面形态，这是由表面场和自动去湿机制之间的相互作用决定的。

1 介绍嵌段共聚物（BCP)可以自动组装成一系列的定义良好的，有序的纳米结构，包括球体、圆柱体、薄片、与双螺旋形、这个是取决于相对组分聚合物【1E4】的体积分数，嵌段共聚物薄膜被确认为应用于纳米结构工程中应用范围从磁存储到光电材料、蚀刻抗蚀剂和传感器的模板和支架的理想材料，最近，溶剂退火可以被用作生产长程有序嵌段共聚物【5E15】的薄膜的其中一个重要的方法已经得到了证实，例如，Niu 和Saraf 描述了一个通过溶剂退火制备的高度有序嵌段共聚物薄膜的动力学特征的有关机制，Fukunaga 等人研究了脱溶剂速度对通过溶剂退火所得到的ABC三嵌段共聚物的形貌的影响并报道了大规模比对得到的微域，轩等人通过控制的溶剂的选择性，膜厚度和水蒸气的曝光时间获得了排列有序的对称的六边形包装纳米缸二嵌段共聚物的聚（苯乙烯- 嵌段- 甲基丙烯酸甲酯）（共聚物PS-b -PMMA ）薄膜，。

Peng 等人系统地研究了溶剂选择性对用溶剂退火得到的嵌段共聚物的薄膜的影响。

在对称共聚物PS-b -聚甲基丙烯酸甲酯薄膜在溶剂退火后形成的不同膜结构是取决于溶剂的性质。

聪等人表明水（对于PS和P4VP 它不是一种溶剂）可诱导聚苯乙烯- 嵌段- 聚（4 - 乙烯基吡啶）（PS- β- P4VP ）胶束薄膜的形态变化。

热处理对尼龙6及其与聚酰胺嵌段共聚物共混体系晶体熔融行为和结晶结构的影响

第2期2010年2月高　分　子　学　报ACT A P OLY MER I CA SI N I CANo .2Feb .,201023132009203230收稿,2009205207修稿;国家自然科学基金(基金号50873116,50473020)和广东省科技厅项目(项目号2008B090500196,2007A090604006,2007A010********,2006B11801001)资助;33通讯联系人,E 2mail:ceszy@mail .sysu .edu .cn;xjr@mail 1sysu 1edu 1cn热处理对尼龙6及其与聚酰胺嵌段共聚物共混体系晶体熔融行为和结晶结构的影响3张燕珠　刘四委　黄爱萍　张　艺33　池振国　许家瑞33(聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室新型聚合物材料设计合成与应用广东省高校重点实验室中山大学化学与化学工程学院材料科学研究所　广州　510275)摘　要　采用溶液共混2共沉淀的办法获得尼龙6及聚酰胺嵌段共聚物/尼龙6共混体系粉末,样品在260℃下熔融之后经程序降温的方法得到非淬火样品,然后分别在190℃下高温退火不同时间(0～48h ),采用示差扫描量热仪(DSC )、广角X 射线衍射仪(WAXD )、偏光显微镜(P OM )等表征手段研究热处理对体系晶体熔融行为和结晶结构的影响.结果表明,(1)在相同的热历史条件下,嵌段共聚物的存在影响了尼龙6的结晶行为及结晶结构;(2)退火处理对两种样品有着不同的影响,对于尼龙6体系,退火处理促进了非晶相向晶相的转变,大大提高样品的结晶完善程度和结晶度;对于共混体系,退火处理同样促进了非晶相向晶相的转变,同时形成新的α型和γ型结晶,体系的结晶完善程度明显提高,退火48h 后,结晶度比原始样品提高约84%.关键词　尼龙6,聚酰胺嵌段共聚物,芳香聚酰胺,热处理尼龙6是工程塑料中发展最早也是最重要的品种之一,具有优异的综合性能和加工性能.现已有很多关于尼龙6结构和形态研究的文献报道.尼龙6是典型的结晶性聚合物,重复单元中含有极性的酰胺基团(—CONH —),可以形成分子间和分子内氢键,分子间作用力大,分子链排列整齐.随着结晶条件的不同,尼龙6可形成多种不同的晶态结构.研究表明,稳定存在的有α、γ[1～8]等晶型,另外也有关于中间相β、γ3、褶状α、假六方γ、六方γ等[9]的报道.在α[5,10]晶型中,分子链呈反平行排列,均为单斜晶系,其晶区的分子链是完全伸展的,亚甲基链段和酰胺基团处于同一平面内,分子链之间由氢键联结,成平面片层,这是尼龙6较常见、也较稳定的一种晶型结构.在γ晶型中,分子链呈平行排列,晶体结构为单斜[3]或简单六方结构[11],分子链间的氢键方向接近垂直于碳骨架平面,联接成打褶的片层.α晶型一般出现在淬火样品中,热力学上不太稳定,经过退火等处理可以转变为α晶型,但在熔融纺丝和尼龙6/黏土纳米复合材料中γ晶型是主要存在的形式[9,12～14].α晶型为热力学稳定态,通过碘化钾-碘水溶液处理可转变为γ晶型[15].图1(a )、(b )分别为尼龙6的α、γ晶型的结构示意图[2].热处理影响着尼龙6的结晶行为和晶态结构,不同的热历史将可能产生不同的结晶结构,并促进晶型之间的相互转变.Mutsu masa[16]在他的文章中指出,Uchida 通过红外吸收光谱法研究得出在180℃以上等温结晶或经淬火的样品在180℃以上退火主要得到α型晶体,而他的研究则发现从熔体中也可得到γ型晶体.最近Ra mesh[17]还发现分别在140℃、180℃和240℃等不同温度下等温结晶,WAXD 结果显示所得的结晶结构在升降温过程中的晶态变化行为存在着差异.最近Zhao 等[18]在他们的研究中发现,通过二次淬火的尼龙6在WAXD 上不仅出现了常见的α、γ晶型的特征衍射峰,同时还出现了3个尖锐的尚不知结构的衍射峰(2θ=914°,18195°和2815°).在晶态结构研究中,退火处理是常用的一种热处理方法,一般认为,退火可提高聚合物的结晶度或促进晶型转变.研究发现,在不同温度下对尼龙6进行退火处理将会影响尼龙6的晶体结构.Illers 等[19]指出,熔融的尼龙6经淬冷后,一般得到γ型晶型,在高于130℃进行热处理后则α和γ型两种晶型共存,在210℃以上结晶时则形成α型结晶.本文以本实验室自行设计合成的脂肪聚酰胺2芳香聚酰胺2脂肪聚酰胺嵌段共聚物与尼龙6的共混体系(P A62b 2PP I A 2b 2P A6/P A6)作为研究对象.由于嵌段共聚物同样具有聚酰胺的结构,并且其两端为尼龙6链段,因此可以预期,共混体系高分子学报2010年Fig.1　Crystal structure of nyl on6中两组分之间也可形成较强的分子间相互作用.本工作重点研究热处理对非淬火尼龙6及其与聚酰胺嵌段共聚物共混体系晶体熔融行为和结晶结构的影响,并探讨其机理.1　实验部分111　实验原料尼龙6树脂,日本宇部生产的低黏度级产品,牌号为UBE21013B,经溶液沉淀处理后得到的粉末样品.聚酰胺嵌段共聚物/尼龙6共混体系,含芳香聚酰胺结构的嵌段共聚物为聚己内酰胺2聚间苯二甲酰对苯二胺2聚己内酰胺嵌段共聚物(P A62b2 PP I A2b2P A6,简称N6I3),由本课题组设计合成[20],其中软链段———脂肪聚酰胺的分子量为8000、硬链段———芳香聚酰胺的聚合度为25.共混体系粉末样品由聚酰胺嵌段共聚物与尼龙6以5∶95的重量比通过溶液共混2共沉淀法制得.112　样品的前处理和制备聚酰胺嵌段共聚物/尼龙6共混体系粉末样品在使用之前于真空干燥箱中80℃下真空干燥24h.将干燥过的样品在氮气气氛下升温至260℃,恒温5m in或8m in(分别用于作DSC、WAXD表征),然后分别通过程序降温(降温速率为30K/m in)或液氮淬冷的方式,分别获得非淬火样品(contr olled cooling sa mp le,简称CCS)和淬火样品(liquid nitr ogen cooling sa mp le,简称LNCS).所得样品置于真空烘箱中,于190℃下高温退火不同时间(0～48h).113　仪器及表征方法示差扫描量热法分析(DSC),使用美国T A I nstruments公司的Q10型测试仪对样品的晶体熔融行为进行表征,用高纯铟进行温度校正,样品质量为310～510mg,在N2气氛下,以10K/m in的加热速率从室温升温至260℃,记录一次升温熔融曲线.广角X射线衍射分析(WAXD),德国B ruker D8型X射线衍射仪,CuKα辐射源,波长01154n m,管电压40kV,电流40mA.扫描角度范围2θ=5°～35°,扫描速度4(°)/m in.分别采用常温和高温测试两种方法,常温测试时在上述条件下扫描,记录一次扫描曲线;高温测试时使用液氮冷却装置,以一定的升降温速率(6～10K/m in)到达每个设定的温度点后,进行扫描,记录一次扫描曲线.偏光显微镜(P OM),使用Leitz O rthop lan偏光显微镜观察尼龙6及其共混体系的结晶结构.将粉末样品置于两片盖玻片之间,在L inka m Stages T H MSE600热台上于260℃熔融后恒温5 m in,然后程序降温至室温,获得非淬火样品,分别观察其结晶结构.另外将非淬火样品置于真空烘箱中,于190℃下高温退火48h,观察其结晶结构.2　结果和讨论不管是纯尼龙6还是共混体系,由溶液沉淀法制得的初始粉末样品,广角X射线衍射结果均表明其结晶结构为典型的α晶型(2θ分别为1918°和2317°).两种粉末样品经过熔融并恒温一定时间以消除热历史,然后经过程序降温制得非淬火样品,再于190℃的真空烘箱中退火不同时间后用WAXD与DSC表征其结晶结构和晶体熔融行为,探讨热处理过程中,芳香聚酰胺(PP I A)链段的存在对尼龙6晶体熔融行为和结晶结构的影响及机理.2322期张燕珠等:热处理对尼龙6及其与聚酰胺嵌段共聚物共混体系晶体熔融行为和结晶结构的影响211　尼龙6及其与聚酰胺嵌段共聚物共混体系的晶体熔融行为图2,3分别为非淬火尼龙6样品和共混体系在190℃下退火不同时间后的DSC 升温曲线,图4为退火时间与熔融热焓关系曲线.如图可见,由于聚酰胺嵌段共聚物的加入,两种样品的结晶熔融曲线显示出不同的特征;随着退火时间的延长,两种样品所对应的晶体熔融行为均发生了明显的变化,但是退火处理对两种样品结晶行为的影响不尽相同.Fig .2　DSC curves of the CCS of nyl on6with different annealing ti m e under 190℃Fig .3　DSC curves of the CCS of blends with different annealing ti m e under 190℃对于尼龙6样品,未经退火处理样品的晶体熔融主要发生在210～225℃范围内;退火5h 后,190℃附近出现新的熔融峰,随着退火时间的延长,低温处的多重熔融峰逐渐向T m2靠近,直至融合为一个峰,T m2处的熔融峰面积逐渐增大,而高温处熔融峰的面积逐渐变小;退火处理的结果使尼龙6的结晶度有较明显的提高,结果如图4所示,退火48h 后其结晶度提高了约61%,然而样Fig .4　Relati onshi p bet w een annealing ti m e and melting enthal py品主要的晶体熔融发生在200～215℃范围内,相比起始样品,往低温偏移了10℃左右.对于含有5%聚酰胺嵌段共聚物的共混体系,未经退火处理的非淬火样品显示出特征的熔融双峰;退火5h 后,同样地,在低温处(190℃左右)出现新的熔融峰,并且随着退火时间的延长,低温处的熔融峰逐渐向T m2靠近,最后融合为一尖锐峰型,形成主要的晶体熔融峰,而高温处熔融峰的位置和峰型几乎不变,从上述结果可以初步判断,退火处理大大改善了共混体系中尼龙6的结晶完善程度.图4结果显示,退火处理大幅度提高了尼龙6的结晶度,退火48h 后,其结晶度提高了约84%.212　尼龙6及其与聚酰胺嵌段共聚物共混体系的结晶结构研究图5,6分别为非淬火尼龙6及其与聚酰胺嵌段共聚物共混体系在190℃下退火不同时间后的WAXD 曲线.图中0h 曲线显示,尼龙6样品经过程序降温后,分别在2θ为2012°和2316°处出现特征的衍射峰,表明其主要形成α型的结晶结构.这是因为在程序降温情况下,由于结晶时间较长,尼龙6分子链有较充分的时间运动和组合,相对来说比较容易形成热力学上稳定的α晶型.对于共混体系,则在2θ为2111°和1016°处出现特征衍射峰,表明其主要形成γ1和γ3型结晶结构[17,18].这说明嵌段共聚物的加入改变了尼龙6的结晶结构.前面提到,嵌段共聚物的两端为尼龙6链段,与基体尼龙6之间可产生分子间相互作用,在程序降温的过程中,芳香聚酰胺硬链段的存在可阻碍尼龙6分子链的运动,难以形成平面片层结构的α晶型,而形成了打褶片层结构的332高分子学报2010年Fig .5　WAXD curves of the CCS of nyl on 6with different annealing ti m e under 190℃Fig .6　WAXD curves of the CCS of blends with different annealing ti m e under 190℃γ晶型.对比图5和6可以发现,退火处理对两种体系的结晶结构有不同的影响.对于非淬火尼龙6样品,退火过程中并未产生新的衍射峰,但2θ为2316°处的衍射峰的强度明显增强,晶面间距变窄,这说明退火过程中,尼龙6并没有发生明显的晶型转变,仅表现为结晶度和完善程度的提高.结合DSC 的研究结果,未经退火处理的非淬火尼龙6样品其熔融双峰对应的是不同结晶完善程度α晶体的熔融,在退火过程中,原有结晶完善程度不高的晶体发生部分的熔融重结晶,或者部分非晶链段在热处理过程中重新排列形成有序的晶区结构,此时所形成的结晶结构仍然为α晶型,但晶片较薄,故熔融发生在低温处;随着退火时间的延长,结晶结构的完善程度不断提高,晶片变厚,故其晶体熔融峰逐渐往高温偏移,熔程逐渐变窄.对于添加5%聚酰胺嵌段共聚物的共混体系(图6),未经退火处理的非淬火样品为γ型结晶结构;退火一定时间后,γ1和γ3衍射峰的强度有所增强,晶面间距变窄,同时其左右两边出现了微弱的衍射峰(2θ分别为2011°和2410°),此为α晶型的特征衍射峰,说明退火处理一方面使γ型结晶结构更加完善,另一方面也促进了α晶型的形成,至于这部分α晶型的产生是来源于非晶区的重排结晶还是由γ晶型转变而来,后面将结合变温WAXD 研究做进一步说明.为了研究γ晶以及退火过程所形成的α晶的稳定性,本文通过液氮淬冷的方式获得γ晶型的样品(LNCS ),之后在190℃下退火48h,获得具有α和γ晶型共存的尼龙6样品,并对其进行变温WAXD 研究(图7).结果表明,退火过程中所形成的α晶型,其热稳定性并不高,当加热到180℃时,其特征衍射峰已基本消失.而通过淬冷所形成的γ晶型则在高温下稳定存在,升温过程中并没有发生晶型的转变,Cui 等[21]曾报道这种γ晶与热力学上稳定的α晶型有着相近的自由能,难以发生γ晶向α晶的转变.因此对于退火后的样品所出现的α晶型衍射峰,初步认为是在190℃下高温退火过程中,部分非晶相链段经过热运动重排成有序的α型结晶结构.Fig .7　WAXD curves of LNCS of nyl on 6after annealing f or 48h at 190℃图8为非淬火尼龙6及其共混体系的偏光显微镜照片,如图可见,α晶和γ晶在偏光显微镜下显示出不同的结构;对于尼龙6的样品,退火处理使得结晶尺寸变得更加致密.对于共混样品,退火48h 后的样品比未经退火处理的样品,其结晶结构更为完善,同时照片上出现了少量的类似α晶的结构.偏光显微镜的结果进一步印证了前面DSC 和WAXD 的研究结果.4322期张燕珠等:热处理对尼龙6及其与聚酰胺嵌段共聚物共混体系晶体熔融行为和结晶结构的影响Fig.8　Polarized op tical m icr oscope phot ographs of CCS of nyl on6and N613(5%)/nyl on6blenda)Nyl on6(0h at190℃);b)Nyl on6(48h at190℃);c)N613(5%)/Nyl on6(0h and190℃);d)N613(5%)/Nyl on6(48h at 190℃)3　结论通过程序降温方法获得非淬火样品,详细研究了基体尼龙6和芳香聚酰胺/尼龙6共混体系的晶体熔融行为和结晶结构在不同退火时间下的变化和规律.结果表明,(1)在相同的热历史条件下,嵌段共聚物的存在影响了尼龙6的结晶行为及结晶结构;(2)退火处理对两种样品有着不同的影响,对于尼龙6体系,退火处理促进了非晶相向晶相的转变,大大提高样品的结晶完善程度和结晶度;对于共混体系,退火处理同样促进了非晶相向晶相的转变,同时形成新的α和γ型结晶,体系的结晶完善程度明显提高,退火48h后,结晶度比原始样品提高约84%.REFERENCES1　B rill R.J Prakt Chem,1942,161:49～642　Hol m es D R,Bunn C W,S m ith D J.J Poly m Sci,1955,17:159～1773　A ri m ot o H,IshibashiM,H iraiM,Chatani Y.J Poly m Sci:Part A,1965,3:317～3264　Murthy N S.Poyl m Commun,1991,32:301～3055　L i Q iang(李强),Zhao Zhudi(赵竹第),Ou Yuchun(欧玉春),Q i Zongneng(漆宗能),W ang Fos ong(王佛松).Acta Poly merica 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carried out on the influence of ther mal treat m ent on crystal melting behavi or and crystal structure of nyl on6and the blends by differential scanning cal ori m etry (DSC),wide2angle X2ray diffracti on(WAXD)and polarized op tical m icr oscopy(P OM).Measure ments were taken after annealing at190℃with varied ti m e fr om0h t o48h.The results indicated that the existing of the polya m ide bl ock copoly mer affected the crystal behavi or and the crystal structure of nyl on6,comparing t o those of pure nyl on6under the sa me ther mal conditi ons.The pure nyl on6tends t o f or mαcrystals,but it in the blends f or m sγcrystals.It was als o f ound that annealing treat m ent had different effects on these t w o kinds of sa mp les.For Nyl on6,annealing treat m ent only p r omoted the transfor mati on of nyl on6fr om a mor phous t o crystal phase,i m p r oved the crystalline structure and increased the crystal degree greatly without crystal f or m change.The crystal degree increased by about61%after annealing for48h.For the blends,annealing treat m ent not only p r omoted the transfor mati on fr om a mor phous t o crystal phase,i m p r oved theγf or m crystalline structure and increased the crystal degree,but als o resulted in the for mati on ne wαpared with the original sa mp le,the crystal degree increased by about84%after annealing for48h.Keywords　Nyl on6,Polya m ide bl ock copoly mer,A r omatic polya m ide,Ther mal treat m ent。

受限空间中嵌段共聚物自组装行为的模拟退火研究的开题报告

受限空间中嵌段共聚物自组装行为的模拟退火研究的开题报告题目：受限空间中嵌段共聚物自组装行为的模拟退火研究一、研究背景嵌段共聚物是指由不同的单体分子组成，按一定比例聚合而成的聚合物。

它具有两种或以上的不同单体组分，每种单体组分的数量和顺序是有规律的。

嵌段共聚物因其结构的特殊性质，具有良好的自组装性能。

受限空间中的嵌段共聚物自组装行为对于材料科学和纳米技术等领域具有重要的理论研究和应用价值。

二、研究内容和目的本文将以模拟退火算法为工具，研究受限空间中嵌段共聚物自组装行为，主要包括以下研究内容：1. 基于离散状态的模型中，由于受限空间对结构的影响，探究嵌段共聚物在不同空间约束条件下的自组装行为。

2. 研究嵌段共聚物结构的演化过程，在自组装的过程中探究不同嵌段共聚物结构的生成和演化规律。

3. 探究嵌段共聚物自组装行为的物理机制，分析不同约束条件下的受力分析，以及不同性质单体对嵌段共聚物不同结构的影响。

本研究的目的是为了深入探究嵌段共聚物在受限空间中的自组装机制，从而揭示嵌段共聚物自组装行为的规律和性质，为嵌段共聚物在材料工程中的应用提供科学依据。

三、研究方法本文将采用模拟退火算法对嵌段共聚物在受限空间中的自组装行为进行研究，具体研究方法包括：1. 建立基于离散状态的嵌段共聚物模型，将嵌段共聚物看作串联的链段结构，通过改变链段数量、单体组分比例等参数，构建不同的嵌段共聚物模型。

2. 采用模拟退火算法，对嵌段共聚物模型进行模拟，探究其在受限空间中的自组装过程。

3. 对模拟结果进行分析，研究嵌段共聚物在自组装过程中的结构演化、受力分析和自组装机制等问题。

四、预期结果与意义通过本次研究，预计可以获得以下研究结果：1. 揭示嵌段共聚物在受限空间中的自组装机制和规律，为其在材料工程中的应用提供科学依据。

2. 探究嵌段共聚物在不同空间约束条件下的自组装行为，并分析其受力分析和自组装机制，为其在工业领域的应用提供理论支持。

聚合物退火

聚合物退火聚合物退火：理解与应用导语：聚合物是一类重要的材料，具有丰富的物理和化学特性。

然而，在制备和使用过程中，聚合物往往需要进行退火处理以改善它们的性能和结构。

聚合物退火是通过加热和冷却的过程来改变聚合物的分子排列和结晶状态，从而获得所需的物理性能。

本文将深入探讨聚合物退火的原理、方法以及在各个领域的应用。

1. 聚合物退火的原理1.1 分子链排列和结晶状态的转变1.2 热力学和动力学效应1.3 退火过程中的应力释放2. 聚合物退火的方法2.1 热退火2.2 化学退火2.3 电子束退火2.4 激光退火3. 聚合物退火的影响因素3.1 温度和时间3.2 压力和气氛3.3 聚合物类型和分子量4. 聚合物退火的应用4.1 聚合物材料强度和韧性的调节4.2 聚合物材料的结晶改善和透明度提高4.3 聚合物材料的电子性能优化4.4 聚合物材料在纤维、薄膜和涂层中的应用5. 个人观点和总结5.1 聚合物退火对材料性能的关键作用5.2 退火过程中的优化与挑战5.3 聚合物退火的未来发展方向结论：聚合物退火是一种重要的方法，可以改善聚合物材料的性能和结构。

通过深入理解聚合物退火的原理、方法和影响因素，我们能够更好地应用和控制聚合物材料的性能。

未来，随着技术和研究的进展，聚合物退火将在更广泛的领域发挥作用，并为材料科学和工程带来更多创新和应用。

（文章字数：3237字）个人观点和理解：在我看来，聚合物退火是一项非常有价值和必要的工艺。

通过退火处理，聚合物材料的性能和结构可以得到显著的改善和调节。

在不同的领域中广泛使用聚合物材料时，合适的退火处理能够提供所需的物理性能，并满足特定应用的要求。

例如，在制备聚合物纤维时，通过控制退火条件，可以调节纤维的强度、韧性和柔软性。

在电子器件中，通过合理的退火处理，聚合物材料可以获得更高的导电性能和稳定性。

然而，聚合物退火过程中也存在一些挑战和限制。

温度和时间对退火效果有着重要的影响，需要仔细选择和控制，以避免过度退火导致性能不稳定或结构破坏。

热处理对尼龙6及其与聚酰胺嵌段共聚物共混体系晶体熔融行为和结晶结构的影响

有很多关于尼龙６结构和形态研究的文献报道．
尼龙６是典型的结晶性聚合物，重复单元中含有
极性的酰胺基团（ＯＨ）可以形成分子间一ＣＮ一，和分子内氢键，子间作用力大，子链排列整分分齐．随着结晶条件的不同，尼龙６可形成多种不同的晶态结构．研究表明，定存在的有Ｏ－］稳／、ｓ等晶型，另外也有关于中间相卢、、褶状Ｏ、ｔ假六方
（聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室新型聚合物材料设计合成与应用广东省高校重点实验室
中山大学化学与化学工程学院材料科学研究所广州５０７）１２５
摘
要
采用溶液共混．沉淀的办法获得尼龙６及聚酰胺嵌段共聚物／龙６共混体系粉末，品在２０Ｃ共尼样６￣
下熔融之后经程序降温的方法得到非淬火样品，后分别在１０然９ ℃下高温退火不同时间（４）采用示差０～８ｈ，
扫描量热仪（Ｓ）广角ｘ射线衍射仪（Ｘ、光显微镜（Ｏ等表征手段研究热处理对体系晶体熔融ＤＣ、ＷＡＤ）偏ＰＭ）
、
ｙ六方ｙ等的报道．、在 ’ 晶型中，子链呈分
反平行排列，为单斜晶系，均其晶区的分子链是完全伸展的，甲基链段和酰胺基团处于同一平面亚内，分子链之间由氢键联结，成平面片层，这是尼龙６较常见、也较稳定的一种晶型结构．在晶型

一种基于嵌段共聚物的光塑性弹性体及其制备方法[发明专利]

专利名称：一种基于嵌段共聚物的光塑性弹性体及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：于海峰,蔡锋,倪悦
申请号：CN201910953315.0
申请日：20191009
公开号：CN110776609A
公开日：
20200211
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于嵌段共聚物的光塑性弹性体及其制备方法。

该光塑性弹性体是具有特定分子结构的ABA型光响应液晶三嵌段共聚物，由聚苯乙烯作为A段和具有顺反异构特性的光响应聚合物链段作为B段组成，通过原子转移自由基聚合的方法聚合得到，经热退火后自组装形成玻璃态的柱状相分散在高弹态的含发色团的连续相内的微相分离结构，然后通过特定波长的光照，光响应发色团发生trans到cis转变，得到光塑性弹性体。

本发明在弹性体、塑料改性、胶黏剂以及各种智能和响应材料领域有着广阔的应用前景。

申请人：北京大学
地址：100871 北京市海淀区颐和园路5号
国籍：CN
代理机构：北京万象新悦知识产权代理有限公司
代理人：李稚婷
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聚合物退火

聚合物退火一、什么是聚合物退火？聚合物退火是指通过加热聚合物材料，在一定的时间和温度下，使其分子链发生重排和再结晶，从而改变材料的结构和性能的过程。

二、为什么需要聚合物退火？1.改善聚合物材料的性能聚合物材料在制备过程中可能存在结晶不完全、分子链排列不规则等问题，通过退火可以改善这些问题，提高材料的性能。

2.去除应力在制备聚合物制品时，由于加工过程中受到机械力或热应力等因素的影响，会在制品中留下残余应力。

这些应力会导致制品变形或裂纹等问题。

通过退火可以去除这些应力。

3.调整材料硬度通过调整退火温度和时间可以控制聚合物材料的硬度，满足不同应用场景的需求。

三、聚合物退火的分类1.热处理法将聚合物样品放入加热器内进行加热处理。

根据处理方式可分为恒温回火、升降温回火等。

2.光敏法利用紫外线辐射或其他光源对聚合物进行退火处理。

3.化学法在聚合物中加入一定量的催化剂，通过催化反应使聚合物发生分子链重排和再结晶。

四、聚合物退火的影响因素1.温度温度是影响聚合物退火效果的主要因素。

一般来说，温度越高，效果越好。

但过高的温度会导致材料熔化或分解，影响材料性能。

2.时间时间也是影响聚合物退火效果的重要因素。

时间过短会导致效果不明显，时间过长则会浪费资源和时间成本。

3.压力在某些情况下，加压可以促进聚合物分子链重排和再结晶，提高退火效果。

4.环境气氛环境气氛也会对聚合物退火产生影响。

不同气氛中，材料分子链重排和再结晶的速率不同。

五、聚合物退火的应用领域1.电子行业在电子行业中，需要制备一些高性能塑料零件。

通过退火可以改善材料性能并去除应力。

2.医疗行业医疗行业需要用到一些聚合物材料，如人工骨头、人工关节等。

通过退火可以改善材料性能并调整硬度。

3.航空航天行业在航空航天行业中，需要制备一些高性能塑料零件。

通过退火可以改善材料性能并去除应力。

4.汽车行业汽车行业需要用到一些聚合物材料，如轮胎、橡胶密封件等。

通过退火可以改善材料性能并调整硬度。

聚酰胺聚醚嵌段共聚物 -回复

聚酰胺聚醚嵌段共聚物-回复什么是聚酰胺聚醚嵌段共聚物？聚酰胺聚醚嵌段共聚物，简称PA/PEBA，是一种具有嵌段结构的高分子材料。

它由聚酰胺（Polyamide，PA）和聚醚酮（Polyetherketone，PEK）两种不同的高分子链段组成。

这种共聚物通常具有优异的力学性能、良好的热稳定性和化学稳定性，以及一定的弯曲和弯曲性能。

此外，PA/PEBA在低温下保持良好的柔韧性，并且具有良好的可加工性。

PA/PEBA的制备过程一般通过溶液共聚或熔融共聚的方式进行。

在溶液共聚法中，首先将聚酰胺和聚醚酮溶解在适当的溶剂中，并在一定的温度和压力下进行反应。

反应完成后，通过去除溶剂并进一步进行干燥，得到聚酰胺聚醚嵌段共聚物。

而在熔融共聚法中，先将聚酰胺和聚醚酮在高温下熔融混合，并通过引入催化剂或添加剂的方式促进反应。

反应结束后，通过冷却和固化，得到PA/PEBA共聚物。

PA/PEBA的结构可以通过调整共聚物中两个不同链段的化学结构、长度和比例来控制。

不同的结构参数会对共聚物的性能产生重要影响。

比如，通过调整聚酰胺和聚醚酮的长度和分子量，可以改变共聚物的熔点、玻璃化转变温度以及力学性能等。

此外，还可以通过在聚酰胺或聚醚酮链段中引入特定的官能团，改变共聚物的化学性质和应用领域。

由于PA/PEBA具有优良的综合性能，广泛应用于许多领域。

例如，在医疗领域中，PA/PEBA常用于制备柔性导管、人工心脏瓣膜等医疗器械。

由于其良好的耐高温性能，PA/PEBA也被广泛用于汽车、航空航天和电子行业中，如制造耐用的密封件、电缆护套和连接器等。

总之，聚酰胺聚醚嵌段共聚物是一种具有嵌段结构的高分子材料，通过控制共聚物的结构参数，可以调节其力学性能、热稳定性和化学稳定性等特性。

它的广泛应用领域使其成为一种受欢迎的高性能材料。

聚酰胺聚醚嵌段共聚物 -回复

聚酰胺聚醚嵌段共聚物-回复什么是聚酰胺聚醚嵌段共聚物？聚酰胺聚醚嵌段共聚物是一种由聚酰胺和聚醚两种不同类型的聚合物单元交替排列组成的聚合物。

它的结构是由聚酰胺和聚醚两种不同的聚合物链段依照一定的规则交替重复排列而成。

聚酰胺是一类含有酰胺基（CONH）的线性聚合物，具有相对较高的熔点、抗拉强度和耐热性。

聚酰胺因其优异的性能而广泛应用于各种工业领域，如纺织、塑料、医疗等。

聚醚则是一类以醚键（-O-）为主要结构特征的聚合物，具有较低的熔点、可塑性和柔软性。

聚酰胺和聚醚这两种不同的聚合物单元具有完全不同的物理和化学性质，但由于其各自的特点和优势，当它们被嵌段结构连接在一起时，将会产生出一种具有新的特性和性能的共聚物。

聚酰胺聚醚嵌段共聚物在制备过程中，一般采用聚合反应的方法。

首先，根据所需的结构和性能，选择合适的酰胺和醚类单体，并在适当的条件下进行聚合反应。

聚醚单体和聚酰胺单体被交替加入反应体系，并在催化剂的作用下发生聚合反应，形成阶段间交替重复的聚合物结构。

反应过程可以通过不同的路径进行，例如通过开环聚合、缩合聚合、无溶剂聚合等。

在制备过程中，需要考虑到聚酰胺和聚醚单体之间的相容性和相互作用。

由于聚酰胺和聚醚具有不同的物理和化学性质，如果相互之间没有良好的相容性，可能会导致共聚物的相分离或相互排斥，从而影响到共聚物的性能和应用。

因此，在制备过程中常常需要通过调节反应条件、添加相容剂等手段来改善聚合物的相容性。

聚酰胺聚醚嵌段共聚物具有许多优异的性能和特点。

首先，它的结构可以使得该共聚物同时具备聚酰胺和聚醚的性质。

聚酰胺的高强度、高耐热性和抗腐蚀性能以及聚醚的柔软性、可塑性和耐寒性，使得共聚物具有更加广泛的应用领域。

其次，聚酰胺聚醚嵌段共聚物的性能可以通过调节聚酰胺和聚醚单体的比例、长链分子量、交替排列的方式等来灵活调控。

这种调控使得共聚物具有不同的形态、物理和化学性质，适应不同的应用需求。

最后，聚酰胺聚醚嵌段共聚物的制备方法相对简单，可以通过常规的聚合反应实现，可以根据需要进行批量生产，这为其工业化应用提供了便利。