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嵌段聚合物的微相分离行为不仅仅是高分子物理的基本问题,也是理解自然界自组装现象的重要基本知识,同时它还可能是纳米科学技术走向应用的重要途径。本论文以多种显微方法为研究手段,系统地研究了三嵌段聚合物polystyrene-b-(ethylene-co-butylene)-b-styrene(SEBS)的分子链聚集行为、微相分离、界面效应以及相关的动态过程,取得的主要研究成果如下:
1.从溶液浓度、涂膜速度、界面性质以及基片位置等角度系统研究了SEBS/toluene稀溶液液膜的稳定性。发现了SEBS/toluene液膜在基板上去浸后形成的SEBS聚集体随着上述条件变化而引起的尺度与形貌变化。
2.考察了SEBS薄膜在惰性环境下的去浸润动态过程(dewetting),发现了曲于界面诱导的多步去浸润现象。通过对于SEBS超薄膜在SiOx表面去浸润所得到的特殊形貌的研究,提出了当膜厚小于聚合物分子链尺寸时出现的多步去浸润过程的物理图像。
3.在大气环境下研究了SEBS薄膜的热稳定性,发现由于热氧化导致的聚合物的降解进而出现的多步去浸润现象。同时由于热氧化导致的聚合物的降解,进而产生分子链段运动性的差别而产生的薄膜去浸润的特殊形貌。
4.研究了SEBS与PS的薄膜共混行为,发现了PS分子量差异所导致的特殊界面及共混形貌,并对导致这种特殊形貌的界面效应进行了探讨。通过研究SEBS与PS薄膜共混形成的形貌,发现SEBS聚集体与PS基体之间的界面结构与PS分子量之间的相互关系,提出了由于PS基体分子量与SEBS中PS嵌段分子量的差别而产生的界面能量的差别。
本论文充分研究了三嵌段聚合物SEBS的微相分离过程中与多种界面的相互作用,发现了多种界面效应导致的聚集体的特殊形貌,并针对相关的现象与过程提出了合理的物理模型及解释。