pluronic嵌段共聚物相行为介观模拟的研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要本文采用MesoDyn模拟方法模拟计算了聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯三嵌段共聚物在介观尺度上的相行为，获得了一些创新性的结果。这些研究为理解、解释以及预测实验结果和现象提供了帮助，对深入研究体系提供良好的理论指导方法。1．Pluronic溶液中的胶束相通过介观动力学方法(Me∞Dyn)研究了低浓度下的三嵌段共聚物P104和P103水溶液的聚集行为，讨论了聚合物浓度、模拟时间以及温度对Pluronic水溶液相行为的影响。在聚合物浓度较低的情况下，可以形成三种不同的胶束聚集体：球形胶柬(sphericalmien,)、胶束簇(micc

2、llarcluster)和盘状胶束(disk-likemieellc)。(1)球形胶束，模拟的胶束结构表明疏水的PPO嵌段形成球形内核(micell缸core)而亲水的PEO嵌段形成核壳(micellarcorona)，并有水分子存在内核和核壳之中；(2)胶束簇，由于球形胶束之间的缔合，形成直径明显高于球形胶束的聚集体，其半径比球形胶束大1nnl左右；(3)盘状胶束，胶束簇核壳PEO嵌段之间的相互缠绕，形成了成串的类似盘状的胶束。模拟中有序参数随浓度的变化证明了这种结构划分。另外还讨论了温度对低浓度下的P103胶束的影响，发现升高反应温度，胶束的形态

3、没有发生明显的变化，只是球形胶束的内核尺寸逐渐的变大，温度升高到室温以上时胶束簇消失，且温度升高相分离变的更加困难。2．剪切对聚合物P65的影响对比了有无剪切作用时P65水溶液相行为的变化。增加聚合物的浓度，可以发现不同的相态：(1)无剪切作用时，可以形成三种不同的相态。一个是胶束相，包括球形胶束和虫状胶束，球形胶束排列符合六方堆积，面心立方结构；二是双连续相；三是层状结构．(2)在剪切作用下，对整个浓度扫描发现仅形成两种相态：六角状和层状相。另外，我们还注意到，在弱剪切作用下，体系的有序参数呈现振荡式，而强的剪切作用可以在短时间内使有序参数达到平衡

4、。山东大学硕士学位论文摘要3．聚合物F127和非离子表面活性剂C12E6的相互作用主要研究了聚合物F127和非离子表面活性剂C12E6的相行为以及两者之间的相互作用，研究发现两者可以发生很强的缔和作用，形成珍珠项链结构。由于两者具有相同的亲水嵌段，使其相互作用简单化，避免了表面活性剂头基与PEO链之间的相互作用。并且还发现，当F127的浓度低于6v01％时，加入C12E6不能形成珍珠项链结构，而当F127的浓度在7～9v01％范围时，形成珍珠项链所需要的C12E6浓度随F127的浓度的增加而逐渐的减少，从4v01％减少到1v01％。而当F127的浓度

5、大于9v01％时，形成珍珠项链结构所需要的C12E6的浓度又开始逐渐增加。本论文的新颖之处1．采用介观动力学方法(Me,soDyn)研究了聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段共聚物，在介观层次上定义了胶束簇和盘状胶束，并利用不同嵌段的密度分布勾勒了球形胶束的结构，同时证明了水分子在胶束内核与核壳中存在的事实，与实验观察相吻合。2．根据有序参数的变化，在球形胶束区胶柬的形成经历了均相、胶束形成和平衡三个阶段；而胶束簇区域则分为均相、胶柬形成、胶束簇形成和平衡四个阶段。采用等密度图直观的在介观层次上观察球形胶束和胶束簇的聚集过程3．首次发现弱剪切作用下聚合物的有

6、序参数呈振荡式，并发现峰顶和峰底的相态不同。提出了在弱剪切作用下，相态自身有一定的恢复能力的观点。在强的剪切作用下，能很快打破旧相态形成新的相态。4．模拟发现嵌段共聚物F127在一定的浓度范围内可以和非离子表面活性剂发生缔和作用，形成珍珠项链结构的聚集体。关键词：介观模拟；聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段共聚物；胶束相；剪切；非离子表面活性剂。山东大学硕士学位论文AbstractThephaseseparationofPluronicwasstudiedbyMesoDynsimulationinm黜picscale．Andthesestudiesareh

7、elpfultOunderstand,explain,andforecastexperimentalresultsandphenomenon,andofferacademicmethodsforfurtherstudythesystem．1．Themicellesphaseofthepluronicaqueoussolution．ThemicrophaseseparationdynamicsoftriblockcopolymcrsuffactantPluronicinaqueoussolutionwassimulatedbyadynamicvaria

8、ntofmean-fielddensityfunctionaltheoryforGaussianchains