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1、本論文中結(jié)合活性陰離子聚合和激光光散射方法,利用自制的特殊光散射樣品池,1.研究了短鏈活性聚苯乙烯陰離子(PSt<'->Li<'+>)在非極性溶劑中的締合行為;2.利用活性陰離子聚合方法,制備了均勻、無塵、單分散的聚苯乙烯(PS)亞濃溶液樣品,并利用靜動(dòng)態(tài)光散射,重新檢驗(yàn)了溶劑、濃度、溫度對(duì)PS亞濃溶液動(dòng)態(tài)行為的影響;3.同時(shí)還合成了窄分布超高分子量的PS長(zhǎng)鏈,并利用光散射探討了在極稀的PS環(huán)己烷溶液中,高分子長(zhǎng)鏈在θ溫度附近的構(gòu)象(c
2、onformation)以及內(nèi)部運(yùn)動(dòng)(internal motion)變化。主要結(jié)果如下: (1)光散射結(jié)果表明,活性PSt<'->Li<'+>在苯中主要以二聚體形式存在。當(dāng)PSt<'->Li<'+>分子量較小時(shí),體系中存在一個(gè)額外的慢運(yùn)動(dòng)(slow mode)。該慢運(yùn)動(dòng)的光強(qiáng)貢獻(xiàn)隨鏈長(zhǎng)的增加而降低,在分子量大于~10<'4>g/mol時(shí),慢運(yùn)動(dòng)逐漸消失。本文研究了溶劑性質(zhì)、端基結(jié)構(gòu)和聚合物鏈段等因素對(duì)慢運(yùn)動(dòng)的影響,結(jié)果表明慢運(yùn)
3、動(dòng)所對(duì)應(yīng)的并不是文獻(xiàn)中報(bào)道的以C-Li為骨架的較大聚集體(large clustering structures),而是由弱的偶極-偶極相互作用引起的長(zhǎng)程密度漲落(long range density fluctuation)或松散聚集體(looseaggregate)。 (2)在無熱(athermal)良溶劑中,高分子亞濃溶液僅有一個(gè)快運(yùn)動(dòng)模式,可用鏈滴模型(blob model)和標(biāo)度理論(scaling law)解釋其熱力
4、學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。但在θ溶劑中,由于高分子鏈段之間存在較強(qiáng)的相互作用,體系里出現(xiàn)一個(gè)額外的慢運(yùn)動(dòng)模式。隨著濃度的增加,慢運(yùn)動(dòng)與散射矢量(q)的標(biāo)度指數(shù)從3逐漸降至0,且慢運(yùn)動(dòng)的光強(qiáng)貢獻(xiàn)依賴于溫度。當(dāng)濃度靠近接觸濃度時(shí),溶液還不是理論意義上的亞濃溶液,慢運(yùn)動(dòng)可歸于少量的高分子鏈間的相互作用,此時(shí),慢運(yùn)動(dòng)的散射光強(qiáng)貢獻(xiàn)與相互作用的程度有關(guān)。在濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于接觸濃度時(shí),體系中的“鏈滴”們(blobs)所處的環(huán)境不盡相同。由于鏈段之間的相互作用,在
5、纏結(jié)點(diǎn)附近鏈滴的運(yùn)動(dòng)變慢,從而導(dǎo)致體系中出現(xiàn)快慢兩種運(yùn)動(dòng)模式。結(jié)果顯示與慢運(yùn)動(dòng)有關(guān)的散射光隨溶劑性質(zhì)變差(溫度降低,鏈段間作用增強(qiáng))而增強(qiáng)。 根據(jù)以上事實(shí),本文提出了一個(gè)解釋高分子鏈亞濃溶液中慢運(yùn)動(dòng)模式的模型。在亞濃溶液中,每根高分子鏈都處于一個(gè)由環(huán)繞它的其它鏈段構(gòu)成的管道(tube)中,熱能(k<,B>T)僅可激發(fā)與管徑大小相仿鏈段(鏈滴)。因此每根高分子鏈可以被分成若干大小相等的鏈滴,在熱能的激發(fā)下,每個(gè)鏈滴在其質(zhì)心附近通過
6、協(xié)同擴(kuò)散做無規(guī)布朗運(yùn)動(dòng)。在無熱良溶劑中,管子是均勻的,且與鏈滴間無任何作用。因此所有的鏈滴都可以快速地在管道中漲落運(yùn)動(dòng)。但在一非無熱溶劑中,管道中的部分區(qū)域開始同鏈滴相互作用。這些區(qū)域同高分子鏈段之間的纏結(jié)點(diǎn)有關(guān)。相互作用越強(qiáng),鏈滴的運(yùn)動(dòng)越慢。換而言之,管子含有不均勻的兩部分,處于不同環(huán)境的兩種鏈滴漲落速率不同,從而導(dǎo)致快慢兩種運(yùn)動(dòng)模式。本實(shí)驗(yàn)首先毫無質(zhì)疑地證明了慢運(yùn)動(dòng)存在的真實(shí)性,從而排除了人為的干擾因素(灰塵和濃度梯度等)。同時(shí),也
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