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聚合物薄膜材料因其性能卓越、用途广泛成为纳米材料领域研究的热点之一。当聚合物薄膜的厚度减小到与高分子链尺寸相当时,高分子链处于纳米受限态。理解纳米受限态下高分子链的缠结将有助于我们准确预测纳米受限态下聚合物的黏弹行为,是发展高分子微纳米成型加工技术的理论基础。目前对纳米受限态下聚合物链缠结理论的研究还面临着极大的挑战。对纳米受限态聚合物链缠结结构、变化规律还缺乏理解。不同表征手段所得的结果还无法统一,所以亟需发展表征受限态下高分子链缠结的新方法。聚合物刷与传统的高分子薄膜相比,其聚集形态可以调控。分子链从无规线团到竖直的构象的转变可以通过改变接枝密度实现。聚合物分子刷构象的可控性为研究受限聚合物分子链构象与其缠结行为提供了理想模型。阐明高分子链构象与其链缠结行为之间的关系对于拓展高分子凝聚态物理中对高分子缠结的研究范畴,加深对分子链缠结本质的认识具有重要的意义。我们课题组通过研究在液滴表面张力作用下聚合物薄膜表面润湿脊的生长过程,开发了一种测量高分子薄膜黏度的新方法。我们发现缠结高分子润湿脊高度与液滴放置时间关系曲线上(ht)出现润湿脊高度(hw)维持不变的平台区域。根据缠结高分子黏弹性基本特征,我们推定这一平台由高分子链缠结所造成。缠结网络阻碍了分子链的滑移和润湿脊的进一步增长,使其呈现出hw恒定的平台区域,与温度与模量关系的平台区相对应。因而,平台润湿脊高度(hw)由聚合物平台模量(NG0)决定,与缠结分子量(Me)相关。基于以上研究结果,本文以润湿脊平台区高度为切入点,研究了聚合物薄膜及聚合物分子刷的缠结分子量,得到主要的结论如下:(1)发展了一种利用润湿脊平台高度研究聚合物薄膜平台模量(NG0)与缠结分子量(Me)的新方法,同时利用流变仪证实了此方法的可行性。(2)利用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)制备了聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)分子刷。基底表面引发剂的密度采用“去引发剂法”调控。获得了接枝密度分别为0.60 nm-2、0.44 nm-2、0.30 nm-2的不同厚度的PBMA分子刷。研究了PBMA分子刷厚度与聚合时间之间的关系,发现两者之间呈线性关系,表明分子链的增长是可控的活性聚合。(3)利用润湿脊发展动力学的方法研究了不同接枝密度PBMA分子刷的临界缠结厚度(he)及缠结分子量(Me)。研究表明当σp=0.60 nm-2时,PBMA分子刷的临界缠结厚度为28 nm,对应的缠结分子量为30 kg/mol。当σp=0.44 nm-2时,PBMA分子刷的临界缠结厚度为17 nm,对应的缠结分子量为25 kg/mol。当σp=0.30 nm-2时,PBMA分子刷的临界缠结厚度为9.5 nm,对应的缠结分子量为21 kg/mol,与PBMA本体的缠结分子量一致。原因是高分子链的伸展程度随接枝密度的增加而增加,使得高分子链与链之间的缠结程度降低,缠结分子量增大。当σp=0.30 nm-2时,PBMA分子刷的分子链呈现无规线团的构象,因此其缠结分子量与本体值一致。(4)利用润湿脊发展动力学的方法研究了相同厚度,不同接枝密度PBMA分子刷及旋涂PBMA薄膜的弹性模量。研究发现,随着接枝密度的增加,PBMA分子刷的弹性模量随之增加。当σp=0.60 nm-2时,PBMA分子刷的弹性模量为PBMA薄膜的1.37倍。当σp=0.44 nm-2时,PBMA分子刷的弹性模量是相同厚度PBMA薄膜的1.18倍。当PBMA分子刷的接枝密度降低为σp=0.30 nm-2时,PBMA分子刷的弹性模量与PBMA薄膜相当。原因是随着接枝密度的增加,高分子链的伸展程度增加,分子链具有低的构象熵,导致聚合物刷的抵抗变形能力增强,因而弹性模量增加。