《高分子納米複合材料的界面結構及分子鏈鬆弛行為研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由陳林擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高分子納米複合材料的界面結構及分子鏈鬆弛行為研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳林
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來高分子納米複合材料的界面結構與納米粒子如何影響界面區域的高分子動力學性質及其機理一直廣受關注。對於其中界面區域的高分子動力學鬆弛行為以及與之相伴的玻璃化轉變特徵與規律，目前尚存爭論。本申請項目著重對高分子納米複合材料體系的界面結構與分子鏈鬆弛行為進行系統性的研究。前期研究中，我們利用DMA研究聚乙烯醇/氧化矽納米複合材料時發現了對應於界面區域受到納米粒子表面尺寸限制作用的聚乙烯醇分子鏈的鬆弛。由此，我們預期可以通過研究幾種具有代表性的高分子納米複合材料體系，發現不同體系中界面結構差異與高分子鏈鬆弛行為特徵，並研究納米粒子尺寸、形狀等因素對高分子分子鏈限制作用的影響程度，弄清高分子納米複合材料的界面結構特徵，揭示高分子納米複合材料的鬆弛動力學性質相關變化的產生機理，得到影響高分子納米複合材料界面結構差異及分子鏈鬆弛行為變化的規律。
結題摘要
高分子納米複合材料由於其超常的性能與潛在的套用而成為目前高分子複合材料研究的熱點之一。同時，由於高分子納米複合材料性能的提高與高分子基體和納米粒子所形成的界面結構及性質密切相關，使得高分子納米複合材料的界面結構與界面區域分子動力學特徵是材料學研究中的一個十分重要的課題。通常認為，納米粒子表面的高分子由於受到納米粒子表面的限制作用應該表現出單獨的熱力學與動力學性質。但是，總體而言，現有的研究中完全支持界面區域具有單獨動力學性質的比例並不高。現有文獻中對於納米粒子表面對高分子分子鏈的束縛作用的程度描述也有些模糊不清。進行研究的高分子種類與納米材料的選取範圍並不具有很強的代表性和系統性。本研究計畫是要設計製備出幾個具有代表性的高分子納米複合材料體系：強極性高分子與不同形貌極性的納米材料體系、中等極性高分子與不同形貌極性的納米材料體系、弱極性或非極性高分子與不同形貌極性的納米材料體系，研究這些高分子納米複合材料界面結構差異的影響因素、玻璃化轉變(高分子鏈鬆弛行為)特徵，總結界面結構與玻璃化轉變間的規律，探討納米粒子（尺寸、形狀等）對高分子分子鏈限制作用的影響程度。研究內容主要包括(1)系列高分子納米複合材料的製備及其界面表征；(2)系列高分子納米複合材料的熱分析及分子鏈鬆弛行為研究。在前期的進展報告中已經提及，納米材料選擇了球狀氧化矽、一維凹凸棒與二維納米雙氫氧化物。強極性高分子材料我們選擇了PVA與聚酚醛，中等極性高分子材料我們選擇了PET、PBT、PMMA，弱極性與非極性高分子我們選擇了聚苯乙烯。研究結果顯示，高分子納米複合材料中納米粒子表面的界面區域的厚度與界面區域分子動力學性質可能主要取決於三個方面：高分子分子鏈的結構、納米粒子表面的結構性質與納米粒子的尺寸。
