利用二维相关动态机械谱研究聚异丁烯聚苯乙烯共混体系在玻.doc

利用二维相关动态机械谱研究聚异丁烯/ 聚苯乙烯共混体系在玻璃化转变温度以上的分子运动机理王晓安，吴锦荣 何晓军 黄光速 *四川大学高分子科学与工程学院，成都 610065关键词：聚异丁烯/聚苯乙烯，二维相关动态机械谱，松弛转变本文第一次将二维相关动态机械谱用来研究聚异丁烯/聚苯乙烯共混体系在玻璃化转变温度以上的分子运动机理借助二维相关动态机械谱的高分辨率和对频率变化的高敏感性，我们首次将聚异丁烯玻璃化转变温度以上的分子运动模式（sub-Rouse modes）从局部链段运动（local segmental motion）和罗斯运动模式（Rouse modes）中单独地分离出来并进行了详细的分析根据三种运动模式在二维同步图中自动相关峰（autopeak）的位置和宽度，可以通过非线性拟合方法把机械谱的损耗因子峰（tanδ）分成三个峰，分别对应三种分子运动模式据此，玻璃化转变区也被分成了三个区域本研究表明，二维相关动态机械谱是对于研究不同时间或长度尺度的分子运动机理的一种有力手段国家自然科学基金（50873070）资助联系人：黄光速，Email: guangsu-huang@利用二维相关动态机械谱研究聚异丁烯/ 聚苯乙烯共混体系在玻璃化转变温度以上的分子运动机理王晓安，吴锦荣， 何晓军，黄光速 *，四川大学高分子科学与工程学院，成都 610065关键词：聚异丁烯/聚苯乙烯，二维相关动态机械谱，松弛转变玻璃化转变是高聚物的一种普遍现象，玻璃化转变理论是凝聚态物理学中最深奥、最引人入胜又最具争议的问题。

[1]目前，聚合物玻璃态物质在 Tg 以上分子运动的热力学及动力学研究比较少，常用的测试手段如动态机械谱，宽频介电谱，固体核磁，光散射等等都无法将不同大小的运动单元单独的分离出来进行分析我们首次将二维相关分析技术用于动态机械谱（DMS ） ，利用二维相关动态机械谱的高分辨率和对频率变化的高敏感性，实现了对耦合在一起的不同大小的运动单元的分离，并进行了单独的分析 [2]在聚异丁烯/聚苯乙烯共混体系中，T g 较高的聚苯乙烯的加入减小了聚异丁烯分子运动所需的自由体积，从而强烈地限制了其分子运动从 Figure 1 中可以看到随着聚苯乙烯含量的增加，聚异丁烯的损耗因子峰（tanδ）被越来越受抑制，但峰位没有变化随后我们进行了二维相关分析从同步图中（Figure 2a）我们可以看到三个自动相关峰出现在-57，-46 和-40℃，分别对应局部链段运动（local segmental motion） ，亚罗斯运动（ sub-Rouse modes）和罗斯运动(Rouse modes)再结合异步图中（Figure 2b）相关的交叉峰的符号，我们可以得出三种运动模式对于自由体积变化的敏感顺序：Rouse modes> sub-Rouse modes> local segmental motion，符合较大运动单元对自由体积敏感性较高的解释。

除此之外，根据三种运动模式在二维同步图中自动相关峰（autopeak）的位置和宽度，可以通过非线性拟合方法将聚异丁烯的损耗因子峰分成三个峰，分别对应三种分子运动模式，如 Figure 2c 所示本文研究结果表明，二维相关动态机械谱是对于研究不同时间或长度尺度的分子运动机理的一种有力手段国家自然科学基金（50873070）资助联系人：黄光速，Email: guangsu-huang@Figure 1Figure 2参考文献：[1] Anderson, P. W. Science. 1995, 267, 1610. [2] Wang xiaoan; Huang Guangsu; Wu jinrong; Nie yijing; He xiaojun. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 1775.Using Two-Dimensional Correlation Dynamic Mechanical Spectroscopy to Determinate the Different Modes of Molecular Motions around the Glass-Rubber Transition Region in Polyisobutylene/PolystyreneXiaoan Wang, Jinrong Wu, Xiaojun He, Guangsu HuangState Key Laboratory of Polymer Materials Engineering, College of Polymer Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, People’s Republic of ChinaAbstract: In the present work, it is the first time to study the molecular dynamics around the glass-rubber transition region in polyisobutylene/polystyrene by 2D correlation dynamic mechanical spectroscopy (2DC-DMS). With the help of the high resolution and high sensitivity of the 2DC-DMS technique, the sub-Rouse modes are independently separated from the Rouse modes and local segmental motion (LSM). According to the positions and widths of autopeaks of the three modes of molecular motions, the loss tangent peak is resolved into three peaks by the nonlinear fitting method. Therefore, this work has demonstrated that 2DC-DMS is a powerful tool for studying the molecular motions with different time/length scales.Key Words：polyisobutylene/polystyrene 2DC-DMS relaxation。