论文部分内容阅读
设计和制备性能优异的多相聚合物材料是现代高分子科学研究的主要任务之一,其中多相聚合物体系的微相结构、相容性、分子间相互作用及动力学是直接影响材料性能的关键因素,也是高分子物理理论研究的基本问题。本文以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯苯酚(PMMA/PVPh)共混物等多相聚合物为研究对象,综合利用多种固体NMR技术并发展新的检测方法,同时结合量子化学计算对多相聚合物体系的相容性、相区尺寸、界面厚度、链间弱相互作用及分子运动等问题开展了系统深入的研究。本文主要包含以下两部分内容：(一)采用偶极滤波-自旋扩散固体NMR技术研究了具有不同嵌段结构的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(两嵌段共聚物SB和三嵌段共聚物SBS)的界面相厚度随温度的演化规律。研究发现在实验温度范围内(25-80℃),含有相同刚性相PS (32 wt%)、不同嵌段结构的苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物的界面厚度均随温度的增加而增加,该趋势与自洽平均场理论(SCFT)的计算结果相符；但二者的界面厚度不同,SBS界面厚度大于SB,表明刚性-柔性嵌段共聚物的界面厚度不仅与链段间的相互作用参数(χ)有关还与其分子结构有关,这与嵌段共聚物熔体界面相演化的经典SCFT理论预言不同,这一发现深化了关于嵌段共聚物微相分离的高分子物理理论的认识。(二)以PMMA/PVPh聚合物共混物为研究对象,基于多脉冲相位调制技术,发展了利用化学位移滤波(CSF)结合自旋扩散测定刚性/刚性共混物微相结构的固体高分辨NMR新技术。利用该技术结合自旋扩散方程数值模拟测定了体系的相区大小,并对共混体系的相容性进行了深入研究；通过高分辨二维1H-1H自旋交换谱和13C-1H异核相关谱(HETCOR)检测到该体系中的氢键相互作用位点；并首次结合13C化学位移各向异性(CSA)的量子化学计算及检测CSA的NMR技术(SUPER)研究了该体系中链间的氢键相互作用和分子结构的空间排布；采用检测13C-1H偶极相互作用的分离局域场NMR技术(PISEMA)还观测到该刚性-刚性体系中由于氢键相互作用导致的局域链段的协同运动。以上研究表明固体NMR技术是从分子水平研究多相聚合物界面相结构、相互作用及分子运动的有力工具,本研究对于多相聚合物结构检测技术的发展以及新型聚合物材料的研究和开发具有重要意义。