具有刺激响应均匀非均匀接枝高分子刷研究.doc

具有刺激响应的均匀/非均匀接枝高分子刷的研究 高分子科学系 吴哲 指导教师 李卫华 摘要：本论文基于高分子体系的自洽场理论，对于处于受限空间且边界含有高分子刷的嵌段高分子体系的微相分离进行研究。相对于体相中的AB嵌段共聚物，处于受限空间且边界含有高分子刷的嵌段高分子体系由于增加更多的影响因素使得微观形态的变化更加丰富。论文包括两部分： 第一部分：从高分子刷在边界上均匀接枝入手，综合以前实验和理论的研究，研究了影响该体系相分离的主要因素：A组分B组分的A组分与B组分的 第二部分：研究高分子刷在接枝面板非均匀接枝下，接枝点大小，接枝点间隔，分片接枝，接枝周期与本体周期不符合，以及随机接枝时的相图的变化，最终综合比较在相同接枝浓度下，均匀接枝和各种非均匀接枝体系的结果，揭示了接枝点的非均匀分布对表面改性效果的影响。 关键词：自洽平均场理论 嵌段共聚物 微观相分离 高分子刷 Abstract: In this paper, based on the Self-consistent Mean field Theory of polymer systems, we studied micro-phase separation of block copolymer confined between surfaces modified by stimuli-responsive grafted polymer brushes. The following paper contains two parts. In the first part, we started from surfaces modified by uniformly grafted polymer brushes and studied factors listed below that how they affect the phase behaviors . These factors contain the volume fraction and interaction parameter of A component and B component, the interaction parameter of grafted wall and block copolymer, the lengths of brushes, the thickness of confined films. In the second part, we investigate the surfaces modified by non-uniformly grafted polymer brushes, the factors affected the phase diagram contains the size and distance of grafted zones, the period of copolymers’ lamellar phase and grafted brushes, and whether the grafted points are random. Finally, we compare the results of uniformly and non-uniformly grafted surfaces to conclude how the non-uniform distribution of polymer brushes will affect the energy and the phase of the confined films. Keywords: Self-consistent Mean Field Theory, Block Copolymers, Micro-phase separation, Polymer brushes 引言 聚合物涵盖范围很广。狭义上，聚合物概念是指通过人工合成所形成的聚合物物质，如丁基橡胶，聚乙烯纤维等。广义上，如蛋白质、脱氧核糖核酸等生命体系重要组成物质，如天然橡胶，亚麻、棉花等天然纤维此类人类自古以来便广泛使用的天然材料，都属于聚合物范畴。因此，假使没有上世纪下半叶人工合成聚合物的蓬勃发展，人类生活也无法脱离聚合物物质独立存在。这里，我们论文主要关注于狭义聚合物，即人工合成聚合物。 聚合物种类繁多，也有很多的分类方式。如按组成成分划分，聚合物则包括均聚物，嵌段共聚物，接枝共聚物，无规共聚物。由两种以上的单体单元组成的聚合物称为共聚物，按其不同的连接方式可分为交替共聚物、接枝共聚物、无规共聚物和嵌段共聚物。由于各组分之间以共价键相连接，不能发生宏观上的相分离，在熵和焓的共同驱动下，只能发生微观上