南京大学学报(自然科学版) ›› 2013, Vol. 49 ›› Issue (4): 517–523.
肖立勇;曾云兰;
X i a oL i - Y o n g , Z e n gY u n - L a n
摘要： 本文运用蒙特卡洛模拟方法研究了嫁接有嵌段共聚物的两表面接近时的共聚物刷的自组装结构.对于这样一个聚合物刷体系,其体系相互作用能包括键连接部分的键能和非键连接部分的非键能,其中的键能用弹性能来表示,非键能是通过粒子表象到场表象转化的密度场来描述.对于聚合物刷体系组分之间的相互作用势,用ζ来表示,ζ<0表示两组分相吸引,ζ>0表示两组分相排斥.然后运用蒙特卡洛模拟方法对聚合物刷体系进行计算模拟.模拟结果表明:当AB两嵌段聚合物中不同组分相排斥时,则不同组分会发生相分离;当AB两嵌段聚合物中不同组分相排斥以及相同组分相吸引时,则不同组分会发生相分离,相同组分会相融合;当各组分的相互作用不变时,两平行聚合物刷的自组装随着相隔距离的增宽而相对独立进行.除此之外,还对体系势能的变化进行计算和分析,从模拟结果可以看出,随着蒙特卡洛模拟步数的进行其体系能在逐步减少,最终达到最小值,即体系将达到稳定态.同时体系体系能随着相同组分吸引作用的增强,其达到平衡态时的体系势能越低.
| [ 1 ] D e t c h e v e r r yF A , K a n g H , D a o u l a sK C , e ta l . M o n t eC a r l os i m u l a t i o n so fac o a r s eg r a i nm o d e l f o rb l o c kc o p o l y m e r sa n dn a n o c o m p o s i t e s . M a c -r o m o l e c u l e s , 2 0 0 8 , 4 1 : 4 9 8 9~5 0 0 1. [ 2 ] M i l n e rST. P o l y m e rB r u s h e s . S c i e n c e , 1 9 9 1 , 2 5 1 : 9 0 5~9 1 4. [ 3 ] H a l p e r i n A , T i r r e l l M , L o d g e T P. T e t h e r e d c h a i n si np o l y m e r m i c r o s t r u c t u r e s . A d v a n c e si n P o l y m e rS c i e n c e , 1 9 9 2 , 1 0 0 : 3 1~5 8. [ 4 ] A d v i n c u l aR C , B r i t a i n W J , C a s t e rK C , e ta l . P o l y m e rB r u s h e s . W e i n h e i m : W i l e y , 2 0 0 4 , 1~3 4. [ 5 ] N e t zRR , S c h i c kM. P o l y m e rb r u s h e s : f r o ms e l f - c o n s i s t e n t f i e l dt h e o r yt oc l a s s i c a l t h e o r y . M a c r o - m o l e c u l e s , 1 9 9 8 , 3 1 ( 1 5 ) : 5 1 0 5~5 1 2 2. [ 6 ] D a o u l a s K C , M a r c u s M , d e P a b l o JJ , e ta l . M o r p h o l o g yo f m u l t i - c o m p o n e n tp o l y m e rs y s t e m s : s i n g l ec h a i ni n m e a nf i e l ds i m u l a t i o ns t u d i e s . S o f t M a t t e r , 2 0 0 6 , 2 : 5 7 3 ~ 5 8 3 . [ 7 ] P a s o n a g eE , T i r r e l lM , W a t a n a b eH , e t a l . A d s o r p t i o n o f p o l y ( 2 - v i n y l p y r i d i n e ) - p o l y ( s t y r e n e ) b l o c k c o p o l y m e r sf r o mt o l u e n es o l u t i o n s . M a c r o m o l e c u l e s , 1 9 9 5 , 2 4 ( 8 ) : 1 9 8 7 ~ 1 9 9 5 . [ 8 ] G u M H , D i n g D N , Z h e n g X C , e ta l . T h e s y n t h e s i s o f s i l i c a - p o l y a c r y l a t e n a n o - c o m p l e x c o a t i n g . J o u r n a lo f N a n j i n g U n i v e r s i t y ( N a t u r a l S c i e n c e s ) , 2 0 0 9 , 4 5 ( 2 ) : 2 8 6~2 9 1. ( 顾敏豪, 丁道 宁, 郑先创等 . 纳米二氧化硅 - 丙烯酸树脂复合涂料的研制 . 南京大学学报( 自然科学) , 2 0 0 9 , 4 5( 2 ) : 2 8 6~2 9 1. ) [ 9 ] C h e nJ , Z h a n gHY , L iLP , e t a l . P r e p a r a t i o na n da n t i - O x i d a t i o np e r f o r m a n c eo fc o r e - s h e l lc a r b o n c o a t e d a l u m i n u m n a n o p a r t i c l e s .J o u r n a l o f N a n j i n gU n i v e r s i t y ( N a t u r a lS c i e n c e s ) , 2 0 0 9 , 4 5 ( 2 ) : 2 9 7~3 0 3. ( 陈 进, 张海燕, 李丽萍等 . 核壳 型碳 - 铝复合纳米粒子的制备及其抗氧化性能研究 . 南京大 学 学报( 自然 科学) , 2 0 0 9 , 4 5 ( 2 ) : 2 9 7~3 0 3. ) [ 1 0 ] L i uK Y , W a n gZQ. An o v e lm e t h o df o rp r e p a r i n g m o n o d i s p e r s e dp o l y s t y r e n en a n o p a r t i c l e s . J o u r n a lo f N a n j i n gU n i v e r s i t y ( N a t u r a lS c i e n c e s ) , 2 0 0 6 , 4 2 ( 2 ) : 2 2 5 · 1 7 0 ~ 1 7 5 . ( 刘恺逸, 王昭群 . 制备单分散 P S 纳米粒子的新方法, 南京大学学报( 自然科学) , 2 0 0 6 , 4 2 ( 2 ) : 1 7 0~1 7 5. ) [ 1 1 ] L u z i n o v I , J u l t h o n g p i p u t D , M a l z H , e t a l . P o l y s t y r e n e l a y e r s g r a f t e d t o e p o x y - m o d i f i e d s i l i c o ns u r f a c e s . M a c r o m o l e c u l e s , 2 0 0 0 , 3 3 ( 3 ) : 1 0 4 3~1 0 4 8. [ 1 2 ] Y i n W S , Y a n g H , Z h e n g Y , e ta l . P r e p a r a t i o n a n d s o l u t i o n p r o p e r t i e s o f a t h e r m o - s e n s i t i v e a q u e o u ss o l u b i l i t yc o p o l y m e r . J o u r n a lo fN a n j i n g U n i v e r s i t y ( N a t u r a lS c i e n c e s ) , 2 0 0 5 , 4 1 ( 2 ) : 1 3 3~ 1 3 8. ( 尹唯斯, 杨 琥, 郑 云等 . 一种水溶性温敏共聚高分子的制备及溶液性质研究 . 南京大学学报( 自然科学) , 2 0 0 5 , 4 1 ( 2 ) : 1 3 3~1 3 8. ) [ 1 3 ] E l m a h d y M M , S y n y t s k aA , D r e c h s l e rA , e ta l . F o r c e s o f i n t e r a c t i o n b e t w e e n p o l y ( 2 - v i n y l p y r i d i n e ) b r u s h e sa s m e a s u r e d b y o p t i c a l t w e e z e r s . M a c r o m o l e c u l e s , 2 0 0 9 , 4 2 : 9 0 9 6~9 1 0 2. [ 1 4 ] H o o p e rJ B , S c h w e i z e r K S . T h e o r yo fp h a s e s e p a r a t i o n i n p o l y m e r n a n o c o m p o s i t e s . M a c r o m o l e c u l e s , 2 0 0 6 , 3 9 ( 1 5 ) : 5 1 3 3~5 1 4 2. [ 1 5 ] G e r g i d i sL N , K a l o g i r o u A , V l a h o s C. D e n d r i t i c b r u s h e su n d e rg o o ds o l v e n t c o n d i t i o n s : AS i m u l a t i o n S t u d y . L a n g m u i r , 2 0 1 2 , 2 8 ( 4 9 ) : 1 7 1 7 6 ~1 7 1 8 5 . [ 1 6 ] L o V e r s oF , E g o r o vSA , B i n d e rK. I n t e r a c t i o nb e t w e e n p o l y m e r b r u s h - c o a t e d s p h e r i c a l n a n o p a r t i c l e s : E f f e c to fs o l v e n tq u a l i t y . M a c r o m o l e c u l e s , 2 0 1 2 , 4 5 ( 2 1 ) : 8 8 9 2~8 9 0 2. [ 1 7 ] D o d d P M , J a y a r a m a n A. M o n t e C a r l o s i m u l a t i o n so fp o l y d i s p e r s ep o l y m e r sg r a f t e do n s p h e r i c a ls u r f a c e s . J o u r n a lo f p o l y m e rs c i e n c e p a r tB - p o l y m e rp h y s i c s , 2 0 1 2 , 5 0 ( 1 0 ) : 6 9 4~7 0 5. [ 1 8 ] M e r l i t zH , W uCX , S o mm e rJU. I n c l u s i o nf r e e e n e r g yo fn a n o p a r t i c l e s i np o l y m e rb r u s h e s . M a c - r o m o l e c u l e s , 2 0 1 2 , 4 5 ( 2 0 ) : 8 4 9 4~8 5 0 1. [ 1 9 ] Z h u l i n aEB , S i n g hC , B a l a z sA C. S e l f - a s s e m b l y o f t e t h e r e dd i b l o c k si ns e l e c t i v es o l v e n t s . M a c r o - m o l e c u l e s , 1 9 9 6 , 2 9 ( 2 5 ) : 8 2 5 4~8 2 5 9. [ 2 0 ] M e n gD , W a n gQ. S o l v e n t r e s p o n s eo f d i b l o c kc o - p o l y m e r b r u s h e s .T h e J o u r n a l o f C h e m i c a l P h y s i c s , 2 0 0 9 , 1 3 0 ( 1 3 ) : 1 3 4 9 0 4~1 3 4 9 1 3. [ 2 1 ] K n y c h a l aP , B a n a s z a k M , P o l a n o w s k iP. P h a s e b e h a v i o ro fb l o c k c o p o l y m e rs o l u t i o n si nt h i n f i l m ss t u d i e db y M o n t eC a r l os i m u l a t i o n s . S o f t M a t t e r , 2 0 1 2 , 8 : 6 6 3 8~6 6 4 5. [ 2 2 ] M e t r o p o l i sN , R o s e n b l u t h A W , R o s e n b l u t h M N , e ta l . E q u a t i o no fs t a t ec a l c u l a t i o n sb yf a s t c o m p u t i n g m a c h i n e s .J o u r n a l o f C h e m i c a l P h y s i c s , 1 9 5 3 , 2 1 ( 6 ) : 1 0 8 7~1 0 9 2. [ 2 3 ] D a v i dJ E , M i c h a e l W D. P a r a l l e lt e m p e r i n g : T h e o r y , a p p l i c a t i o n s . P h y s i c a l C h e m i s t r y C h e m i c a lP h y s i c s , 2 0 0 5 , 7 : 3 9 1 0~3 9 1 6. [ 2 4 ] H e S Z.M o l e c u l a r d y n a m i c s s i m u l a t i o n a n d r e s e a r c h e sf o rp o l y e l e c t r o l y t eb r u s h . J o u r n a lo f P u t i a nU n i v e r s i t y , 2 0 0 9 , 1 6 ( 5 ) : 8 6~8 9. ( 何素贞 . 带电聚合物刷的分子动力学模拟和研究 . J o u r n a l o fP u t i a nU n i v e r s i t y , 2 0 0 9 , 1 6 ( 5 ) : 8 6~8 9.) [ 2 5 ] W e y e r s b e r g A , V i l g i s T A. P h a s et r a n s i t i o n si n d i b l o c k c o p o l y m e r s : T h e o r y a n d M o n t e C a r l o s i m u l a t i o n s . P h y s i c a lR e v i e wE , 1 9 9 3 , 4 8 : 3 7 7 ~ 3 9 0 . [ 2 6 ] P a k u l aT , K a r a t a s o s K , A n a s t a s i a d i sS H , e ta l . C o m p u t e r s i m u l a t i o no f s t a t i ca n dd y n a m i cb e h a v i o r o fd i b l o c kc o p o l y m e rm e l t s . M a c r o m o l e c u l e s , 1 9 9 7 , 3 0 ( 2 6 ) : 8 4 6 3 ~8 4 7 2 . [ 2 7 ] H e l f a n dE , T a g a m iY. T h e o r y o f t h e i n t e r f a c e b e t w e e n i mm i s c i b l ep o l y m e r s . J o u r n a l o fP o l y m e rS c i e n c eP a r t B : P o l y m e rL e t t e r s , 1 9 7 1 , 9 ( 1 0 ) : 7 4 1 ~ 7 4 6 . [ 2 8 ] Z h a oB , B r i t t a i n W J . P o l y m e rb r u s h e s : s u r f a c e - i mm o b i l i z e d m a c r o m o l e c u l e s . P r o g r e s s i n P o l y m e rS c i e n c e , 2 0 0 0 , 2 5 : 6 7 7~7 1 0. |
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