微观结构对聚乙二醇溶液中聚合物链动力学的影响

利用宏观尺度振荡流变学和荧光探针的微观尺度扩散，探究了水中聚乙二醇（PEG）溶液里微观结构与相互作用对链段动力学的影响。对于 PEG 体积分数 (c) > 0.2，PEG 溶液的光漂白后荧光恢复（FRAP）曲线具有随 PEG 浓度增加而升高的固定分数，表明存在结构化。PEG 溶液的微观尺度扩散系数遵循 Rouse 标度 D {\ alpha} c^(-0.54)（c < 0.8），类似于良溶剂中未缠结的中性聚合物。在 PEG 基体中添加纳米黏土膨润土（B）使探针扩散减慢 3-7 倍，并呈现异质动力学。在 PEG 基体中添加羧甲基纤维素（CMC）后，探针扩散是均质的，扩散时间仅有可忽略的微小增加。PEG、PEG+B 和 PEG+CMC 溶液的宏观储能模量均先呈现黏性流体状标度，随后出现短暂的弹性平台。超越弹性平台后，对于 0.1<c<0.2 的 PEG 溶液，标度为依赖于浓度的幂律，且大于 0.5 的 Rouse 标度。我们确定了由 PEG 中分子间相互作用引起的时间尺度 {\tau}_b，使得对于 {\omega}>{\tau}_b^(-1)，Rouse 标度得以恢复。向 PEG 中添加 CMC 也恢复了 Rouse 标度。添加 B 则带来聚合物基体和 B 颗粒网络的共同贡献，导致偏离纯 Rouse 行为。静态微观结构研究揭示了随着 PEG 基体中黏土颗粒浓度增加，由耗尽相互作用引起的黏土聚集，这导致储能模量随 c 呈非单调的浓度依赖关系。