高分子材料積分方程理論研究.pdf

1、關于材料微觀結構與宏觀性質的研究,高分子積分方程理論具有獨特的優(yōu)勢,已成為化學與材料工程領域理論研究的熱點之一。本文基于統(tǒng)計力學原理,將高分子積分方程理論與高分子鏈構象統(tǒng)計理論及靜電長程重整化處理方法相結合,提出了準確獲取各類高分子體系分子內及分子間相關函數(shù)的方法,同時基于相關函數(shù),進一步研究了高分子體系的結構及性質,主要研究內容包括:
　　 1、全面分析了高分子參考作用點模型(polymer referenceinteract

2、ion site model,PRISM)積分方程理論的整體框架和構建,深入討論了獲取分子內結構因子的不同模型、生成矩陣方法與實際高分子鏈結構的關系、求解方程閉合條件,詳細推導了高分子混合體系的靜電重整化方法,簡要給出了PRISM方程數(shù)值求解的有效計算方法與Fourier變換等數(shù)學技巧,為研究各類復雜高分子體系奠定了必要理論基礎。
　　 2、應用PRISM理論,研究了具有復雜苯環(huán)結構的無規(guī)聚苯乙烯分子內各基團間相互關系,提出了基

3、于六個相互作用點的自由連接鏈模型,描述了聚苯乙烯分子內各作用點間直接相互作用及不同分子間的相互關系,進而從分布函數(shù)角度刻畫了整個體系的精細微觀結構和相關熱力學性質。
　　 3、基于高分子鏈構象統(tǒng)計理論,充分考慮了分子鏈內作用點的物理特性(直徑、鍵長、鍵角、相互作用能、鍵能等),利用生成矩陣方法并結合Koyama分布函數(shù),建立了具有復雜苯環(huán)結構的無規(guī)聚苯乙烯分子內相關函數(shù)的半自由鏈模型；根據(jù)分子內與分子間各基團間相互關系,描述了整

4、個體系的微觀結構和X.光散射強度等性質。在整個理論模型建立及求解過程中,無需引入任何經驗參數(shù),為高分子積分方程理論深入研究復雜高分子體系的微觀結構和宏觀性質提供了新的思路和手段。
　　 4、應用上述半自由鏈模型,建立并求解了小分子一聚合物體系的PRISM方程,獲得了小分子在高分子內的結構分布；結合定標粒子理論,由結構分布導出了小分子一聚合物體系新的狀態(tài)方程,計算了不同氣體在聚苯乙烯中的吸附量,分析了高壓下二氧化碳所誘導的聚苯乙烯

5、的膨脹性質,計算結果與實驗數(shù)據(jù)相吻合,這在一定程度上拓展了PRISM理論的適用范圍,為其進一步向工程應用轉化奠定了堅實的基礎。
　　 5、采用多作用點半自由鏈模型,結合生成矩陣法及Koyama分布函數(shù),對含氫鍵締合作用的聚合物中靜電作用,建立了靜電長程重整化處理方法,描述了聚乙二醇水溶液的微觀結構,為深入研究氫鍵締合作用對復雜聚合物結構及性質的影響創(chuàng)造了必要條件。
　　 6、提出了描述高分子的3D-PRISM理論,給出了