嵌段共聚物增容机制的理论研究:胶束的形成与破裂

批准号:
21304051
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
徐玉赐
依托单位:
学科分类:
B0406.生命与公共安全分析
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
翁更生、钟硕、刘智峰、姚鸿
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中文摘要
本项目中我们将从胶束的形成与破裂入手研究嵌段共聚物在共混物体系中的增容机制。 首先研究嵌段共聚物在单一均聚物A以及A/B共混物中的自组装行为,发展巨正则系综下的自洽场理论,研究胶束(在单一均聚物A中)或溶胀胶束(在A/B共混物中)的结构以及热力学性质,考虑多根高分子链形成胶束所需要的能量,准确的计算临界胶束浓度(CMC)。其次加入另一种均聚物B,研究含有胶束的共混物体系的相分离动力学,明确胶束是如何与B均聚物融合并且迁移至均聚物A/B两相的界面处,考察胶束稳定性对这一过程的影响;考虑到这一过程涉及到能垒的翻越,我们将发展研究不同稳态结构之间演化的弦方法(String Method),得到其演化的自由能极小路径。最后,结合理论的实验工作也将会同时展开。 所发展的理论方法以及实验结果将有助于理解嵌段共聚物的增容机制、寻找最佳实验条件以及加工方法,为实际的生产加工提供理论依据。
英文摘要
In this project, we propose to investigate the mechanism of compatibilization of A/B polymer blends using A-B diblock copolymers by focusing on the formation and rupture of the diblock copolymer micelles that are the necessary intermediates in the process. First, we study the equilibrium behavior of A-B self-assembly in a single homopolymer A and in an A/B blend. The structure and thermodynamics of micelles (in single component A) or swollen micelles (in A/B blend) will be examined using the grand canonical ensemble formulation of the self-consistent field theory. In particular, by studying the free energy of formation, we establish a rigorous determination of the critical micelle concentration (CMC). With this equilibrium information as a guide, we then consider the kinetic process of adding homopolymer B to a solution with A-B diblock copolymer micelles in homopolymer A. Specifically, we will consider how the A-B diblock copolymer micelles fuse with a droplet of B homopolymer resulting in A-B diblock copolymers adsorbed at the interface between homopolymers A and B. Since this step is likely to involve an activation barrier, we will develop the string method for this A-B/A/B system to identify the minimum free energy path for this process. Experiments will be performed in conjunction with the theoretical work. We expect that the theories developed in this work together with the experimental results will provide the necessary mechanistic understanding of compatibilization of A/B polymer blends using A-B diblock copolymers and serve as useful guide for industrial processing of such systems.
本项目主要运用自洽场理论,研究胶束的形成与破裂,从而明确嵌段共聚物的增容机制,主要取得了如下的研究成果:(1)在胶束形成方面,考虑局部涨落的体系研究了胶束的形成,准确计算了单个胶束的生成自由能,发展了精确得到临界胶束浓度方法;(2)对Flory- Huggins理论在稀溶液下进行修正,并得到了聚合物共混物的Coil-to-Globule转变;(3)发展了研究星型多臂嵌段共聚物(AB)f的自洽场方法,并且研究其在体相及受限下的自组装。项目的研究成果在Science子刊Science Advances(一篇), Nanoscale(一篇), Langmuir(两篇)以及高分子学报(一篇)等上发表了5篇SCI论文。
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
专利列表
A general route to nanocrystal kebabs periodically assembled on stretched flexible polymer shish.
在拉伸柔性聚合物烤盘上定期组装纳米晶体烤肉串的一般途径
DOI:10.1126/sciadv.1500025
发表时间:2015-03
期刊:Science advances
影响因子:13.6
作者:Xu H;Xu Y;Pang X;He Y;Jung J;Xia H;Lin Z
通讯作者:Lin Z
DOI:10.1039/c4nr01275e
发表时间:2014-05
期刊:Nanoscale
影响因子:6.7
作者:Yuci Xu;Weihua Li;F. Qiu;Zhiqun Lin
通讯作者:Yuci Xu;Weihua Li;F. Qiu;Zhiqun Lin
DOI:10.1021/acs.langmuir.6b01904
发表时间:2016-07
期刊:Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
影响因子:--
作者:Chao Wang;Yuci Xu;Weihua Li;Zhiqun Lin
通讯作者:Chao Wang;Yuci Xu;Weihua Li;Zhiqun Lin
Effects of Block Copolymer Compatibilizers on Phase Behavior and Interfacial Properties of Incompatible Homopolymer Composites
嵌段共聚物增容剂对不相容均聚物复合材料相行为和界面性能的影响
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Acta Polymerica Sinica
影响因子:1.9
作者:Xu Yuci;Ruan Yongjin;Li Liang-yi;An Lijia
通讯作者:An Lijia
DOI:10.1021/acs.langmuir.5b00081
发表时间:2015-02
期刊:Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
影响因子:--
作者:Yuci Xu;Chao Wang;Shuo Zhong;Weihua Li;Zhiqun Lin
通讯作者:Yuci Xu;Chao Wang;Shuo Zhong;Weihua Li;Zhiqun Lin
聚合物Globule之间相互作用的理论研究:理解聚合物共混、团聚及溶剂挥发等实验过程的物理图像
- 批准号:21973051
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:徐玉赐
- 依托单位:
国内基金
海外基金
