环形聚合物刷体系标度关系及自组装形态的Monte Carlo模拟研究

摘要

聚合物刷是一端被接枝或固定到表面或界面的聚合物链。本文使用MonteCarlo方法分别研究了环形聚合物刷的标度关系以及AB两嵌段共聚物刷在溶剂中的自组装行为，并和同等条件下的Y形聚合物刷体系进行了相关比较。
　　首先，研究了环形聚合物刷在良溶剂和无热溶剂中回转半径与聚合度(N)的标度关系。结果表明:对于环形均聚合物刷，在良溶剂中，随着接枝密度的增加，标度因子在xy方向先减小后增大;在z方向先增大后趋于不变。在无热溶剂中，在xy方向先减小后趋于不变;在z方向则始终增加直到0.96（模拟中最高接枝密度）。对于环形AB两嵌段共聚物刷，若增大不同单体间的相互作用，当接枝间距足够大时，对回转半径和刷子高度没有影响。当接枝间距较小时，其回转半径在xy方向先增大后趋于不变;在z方向先减小后趋于不变。
　　其次，我们研究了AB环形共聚物刷在非选择性溶剂中的自组装形态。通过改变溶剂与单体间相互作用、接枝密度、不同单体间相互作用、单体体积分数和链长，形成了不同的形态，其中有刷子状、蠕虫状、规则的条状和层状相。这和Y形聚合物刷的自组装行为基本一致。
　　最后，我们又研究了AB环形共聚物刷在选择性溶剂中的自组装形态。当溶剂对两者都是不良溶剂，对其中一个有选择性时，共聚物刷主要发生垂直相分离，并且这时的形态受单体间相互作用强度的影响较大。若溶剂对其中一个嵌段是良溶剂，对另一个是不良溶剂，则亲溶剂嵌段伸展，疏溶剂嵌段形成塌缩的胶束富集在接枝底面附近。特别的是，当接枝密度增大时，塌缩的嵌段会形成垂直于接枝表面的柱状结构。这是在Y形聚合物刷体系中不曾观测到的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

第一节 软物质介绍

第二节 聚合物

1．2．1 聚合物的微相分离

1．2．2 聚合物刷简介

第三节 Monte Carlo与模拟退火算法

1．3．1 Monte Carlo方法和其统计力学基础

1．3．2 Metropolis算法和模拟退火方法

1．3．3 格子链模型与链运动模式

第四节 高分子链的静态性质

第五节 本论文结构安排

第二章 环形聚合物刷的标度关系

第一节 引言

第二节 环形聚合物刷的均方回转半径与聚合度N的标度关系

2．2．1 模型和模拟参数介绍

2．2．2 良溶剂中模拟结果与讨论

2．2．3 无热溶剂中模拟结果与讨论

第三节 刷子高度随溶剂性质和接枝间距的变化

2．3．1 聚合物刷高度的统计算法

2．3．2 模拟参数与结果讨论

2．3．3 不同接枝间距下回转半径随εAB的变化

第四节 小结

第三章 环形AB两嵌段共聚物刷在非选择性溶剂中自组装行为的研究

第一节 引言

第二节 本章中模拟方法和参数介绍

第三节 AB环形两嵌段共聚物刷在非选择性溶剂中自组装行为

3．3．1 不同溶剂中的刷子形态

3．3．2 AB间的相互作用对相分离的影响

3．3．3 接枝密度对相分离的影响

3．3．4 A的体积分数对相分离的影响

第四节 小结

第四章 环形AB两嵌段共聚物刷在选择性溶剂中自组装行为的研究

第一节 本章模型参数及研究内容的介绍

第二节 选择性不良溶剂中自组装行为

4．2．1 溶剂对AB都是不良溶剂但对B有选择性

4．2．2 溶剂对AB都是不良溶剂但对A有选择性

4．2．3 NA=12 NB=6时形态变化

第三节 亲A疏B和疏A亲B溶剂中自组装行为

4．3．1 溶剂亲A疏B

4．3．2 溶剂亲B疏A

4．3．3 NA不等于NB

第四节 小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历及在学期间发表的学术论文