通过大分子工程调控不对称智能聚合物共混物的形貌与热传输
软凝聚态物质
2020-07-01 v2 材料科学
摘要
设计聚合物材料的一大挑战是通过大分子工程调控其性能。在此背景下，高温条件下常限制其更广泛应用的一个缺陷是其较差的热导率 。利用分子动力学模拟，我们在氢键聚合物共混物中建立了构效关系，以期为改善 提供可能。为此，我们研究了两个实验相关的氢键体系——一个体系由短链聚(N-丙烯酰哌啶)(PAP)与较长链聚丙烯酸(PAA)共混组成，第二个体系是 PAA 与短链聚丙烯酰胺(PAM)的混合物。模拟结果表明，在 PAP 单体摩尔分数 的整个范围内，PAA-PAP 共混物处于相分离初期，且在 时进一步加剧。虽然 PAA 与 PAP 通过优先氢键相互作用，但相分离是由 PAP 疏水侧基之间占主导的范德华引力触发的。然而，若用与 PAP 化学结构相似但不含疏水侧基的 PAM 替代 PAP，PAA-PAM 共混物表现出明显改善的溶解性。更好的溶解性源于 PAA 与 PAM 之间的优先氢键。结果，PAM 低聚物充当 PAA 链之间的交联桥，形成三维高度交联网络。虽然 PAA-PAP 共混物的 几乎不随 变化，但 PAA-PAM 体系随 PAM 浓度增加以及相对于 PAA-PAP 共混物均表现出改善的 。与非晶聚合物热传输的理论预测一致，我们表明 正比于材料刚度，即 PAA-PAM 共混物的体积模量 K 和声速 v。
引用
@article{arxiv.1906.04224,
title = {Tuning morphology and thermal transport of asymmetric smart polymer blends by macromolecular engineering},
author = {Daniel Bruns and Tiago Espinosa de Oliveira and Joerg Rottler and Debashish Mukherji},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.04224},
year = {2020}
}