介观粒子在聚合诱导粘弹相分离中的作用机制研究

介观粒子改性多元聚合物体系时，通过结合介观效应和聚合物相分离等多重因素，在很低的用量下，就能够完全改变材料的相结构和性能。其中，介观粒子尺寸、表面属性和形状对相分离具有重要影响。.申请人前期系统的研究了聚合诱导粘弹相分离的各项影响因素。最近研究发现：在介观粒子改性非极性聚合物-热固性树脂体系，由于介观粒子与长链聚合物间的吸附和缠结，在细化相结构的同时，形成了介观粒子分布在其并不亲和的非极性聚合物相及相界面的反常结构，使材料结构和性能发生大幅转变。.本项目拟通过对不同尺寸和形状的介观粒子进行表面接枝改性，重点研究其对聚合诱导粘弹相分离的动力学影响。通过调整介观粒子表面属性、聚合物以及反应性溶剂体系的相容性，进而调整聚合物属性和聚合速度等其他因素，确定介观粒子在不同热力学与动力学对比相分离中的作用机制；理解介观粒子存在下相结构演化与流变等粘弹性能的相互影响关系；初步建立材料结构与性能间的联系。

本项目研究发现介观粒子对聚合诱导粘弹相分离具有明显的强化粘弹效应，即介观粒子通过其表面与慢动力学相链缠绕而阻碍相分离发展，其作用程度主要依赖于所添加介观粒子的总表面积。.通过光学显微镜（OM），时间分辨光散射（TRLS），扫描电子显微镜（SEM），透射电子显微镜（TEM）等手段研究了尺寸介于纳米到微米间的不同粒子对聚醚砜/环氧树脂、聚醚砜/氰酸酯树脂、聚苯乙烯/环氧树脂及聚酰亚胺/环氧树脂等热塑性改性热固性树脂体系聚合诱导相分离行为的影响，并对比研究了改性体系的热机械性能。.OM、TRLS和SEM结果显示介观粒子的加入使热塑性改性热固性树脂共混体系相分离中的相尺寸变小、相结构精细化，使慢动力学相的松弛速率变慢，其形成的网状结构变的更难松弛分解，相分离表现出更强的粘弹性； DSC研究结果表明介观粒子作为惰性粒子加入共混物中未改变相分离雾点时环氧树脂固化转化率，对共混体系的热力学性质影响不大，介观粒子对共混体系相分离的影响主要是由动力学因素影响所导致的；TEM结果显示介观粒子主要分布于动力学性质较慢的热塑性树脂富集相中以及两相界面上，而动力学较快的环氧树脂富集相中基本不存在，说明介观粒子是通过与慢动力学相的相会作用来影响相分离行为的，我们认为这种作用是分子链的缠绕作用。.同样添加量下，介观粒子的尺寸越小，对相结构细化越明显，强化粘弹效应越显著；增加粒子用量和降低尺寸具有类同效应，即介观粒子总表面积决定了其与慢动力学相作用的大小。当固化温度升高或固化速率减慢时，共混体系的动力学不对称性因此变小或消失，介观粒子的强化粘弹效应也随之减弱或消失。而即使表面积较小的大尺寸粒子，在具有强烈动力学不对称的相分离体系，同样具有“强化粘弹效应”。.加入介观粒子导致相结构细化，拉伸强度、断裂伸长率和杨氏模量均有所提高。