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本论文采用自洽平均场理论(SCMFT)研究三嵌段共聚物熔体相行为及A/B均聚物混合体系的界面性质。主要研究内容为:
为描述三嵌段共聚物熔体平衡态的相行为,我们在高斯链模型基础上推导了一组平均场方程。在实空间中采用赝谱方法求解平均场方程。为了减少数值计算的复杂程度以及加快计算的速度,在二维空间采用并行算法进行模拟计算。
对于线形ABC三嵌段共聚物熔体,应用基于赝谱方法的并行计算,研究相分离程度XACN对系统相行为的影响。在模拟中,我们选取特定组分:fA=0.5,fB=0.2,fC=0.3,并给定XABN,XBCN的值,通过改变XACN的值,得到相应的一维相图。得到了如下的热力学稳定相:六角柱状相、小珠分布在柱状相的界面、三层层状相、层+柱状相、小珠分布在层状相中间、小珠均匀分布在两个层状相的界面。发现,当三个相互作用参数彼此差别不大时,线形三嵌段共聚物容易形成三层层状相。当相互作用参数不对称时,容易出现一些比较复杂的相,如:小珠均匀的分布在层状相中间、小珠均匀的分布在两个层状相的界面处、小珠分布在柱状相的界面。
对于星形ABC三嵌段共聚物熔体,由于三个不同嵌段的一端必须连接于一点,从而导致对星形ABC三嵌段共聚物平衡态结构的拓扑约束。与线形ABC三嵌段共聚物一样,我们采用相同的参数和步骤,得到如下的热力学稳定相:六角柱状相、珠粒交替分布的层状相、编织结构、三层层状相、交替的柱状相、8,8,4的多边形结构、形状不规则的相、壳层柱状相。发现,在相分离程度比较弱时,出现一些在线形三嵌段中没有出现过的新颖相结构,如:珠粒交替分布的层状相、8,8,4的多边形结构等。当星形三嵌段中有一嵌段比较短,且相分离程度比较弱时,星形链的拓扑结构的约束作用不明显,这时与线形三嵌段共聚物的相行为类似。
最后,我们简单讨论了A/B均聚物混合体系的界面性质。随着相分离程度XN的增大,体系的界面宽度越来越窄,界面张力逐渐增强。并且将我们的计算结果与Tang and Freed和Broseta的工作进行了比较。