梯度共聚物体系相行为的自洽平均场理论研究

构成梯度共聚物分子的单体在分子链上通常呈有规律的非嵌段式分布，这种分布方式的特点使得梯度共聚物分子体系的相行为有别于传统的嵌段共聚物体系或无规共聚物体系。本项目将在我们已有的研究结果基础上进一步改善梯度共聚物的理论模型，根据梯度共聚物自身的特点探求自洽平均场理论方法在这一类型聚合物体系中的运用。研究重点将着眼于考察体系中的梯度共聚物分子之间的单体发布方式的差异对体系相行为的影响。这种单体分布方式的差异在真实的梯度共聚物分子合成实验中是不可避免的。理论模型将纳入这种差异，更为真实地反映现实情况。本项目的研究结果将丰富和拓展自洽平均场理论方法在聚合物体系中的运用，同时对梯度共聚物体系微相分离结构及其相转变性质提供更为系统和深入的认识，为将来梯度共聚物分子改善相关材料性能方面的应用提供理论依据。

在基金的支持和本项目组各研究成员的努力工作下，我们已经顺利完成了该基金研究计划的目标。在这个项目中我们使用无规相近似方法和自洽场理论方法考察组分多分散性对梯度共聚物熔体相行为的影响。其中无规相近似方法用于考察无序相的的稳定性；自洽场理论方法用于考察有序相的性质。研究结果表明体系组分多分散性的增加将导致有序-无序转变温度升高和临界畴尺寸增大。另一方面，自洽场理论结果表明因为链间的单体序列分布的差异导致的体系微相分离结构的变化起源于两个不同的机制。这两个机制将取决于所选择的分离强度。目前，我们的理论结果已经提交到J. Chem. Phys.。并且我们已经收到审稿人的意见，两个审稿人均表示在小改后推荐出版。. 此外，在本项目基金的支持下，通过使用模拟退火方法，我们也考察了两嵌段共聚物刷在不良溶剂中的自组装形态。我们系统地考察了溶剂的选择性、聚合物的接枝密度和嵌段长度对体系自组装形态的影响。模拟结果表明，在一定条件下体系能形成各种复杂和新颖的形态。我们也构造了体系的相图。一部分相关内容和以前的理论研究做了对比，取得了一致的结论。我们的研究结果已经经发表在Macromolecules (2012, 45, 4920-4931).