PBD/PDMS共混物分散相的聚并捕获行为

doi:10.7503/cjcu20130674

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (2): 421.doi: 10.7503/cjcu20130674

PBD/PDMS共混物分散相的聚并捕获行为

邹志明, 李占伟, 付翠柳(), 孙昭艳, 安立佳

中国科学院长春应用化学研究所, 高分子物理与化学国家重点实验室, 长春 130022

收稿日期:2013-07-18 出版日期:2014-02-10 发布日期:2013-12-13
作者简介:联系人简介: 付翠柳, 女, 博士, 助理研究员, 主要从事高分子物理研究. E-mail:clfu@ciac.jl.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21074137, 21122407, 50930001, 21104082, 21104084)和国家“九七三”计划项目(批准号: 2012CB821500)资助

Arrested Coalescence of Droplets in PBD/PDMS Blends^†

ZOU Zhiming, LI Zhanwei, FU Cuiliu^*(), SUN Zhaoyan, AN Lijia

State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry, Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130022, China

Received:2013-07-18 Online:2014-02-10 Published:2013-12-13
Contact: FU Cuiliu E-mail:clfu@ciac.jl.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.21074137, 21122407, 50930001, 21104082, 21104084) and the National Basic Research Program of China(No.2012CB821500)

摘要/Abstract

摘要：

借助显微-剪切装置在线研究了低速剪切场下SiO₂纳米粒子含量、分散相聚丁二烯(PBD)浓度和剪切速率对PBD/聚二甲基硅氧烷(PDMS)不相容体系中聚并捕获行为的影响. 结果表明, 聚并捕获所形成的液滴尺寸与形状规整度由粒子含量、分散相浓度和剪切速率等因素共同决定. 在较低的SiO₂纳米粒子含量或较高的分散相浓度下, PBD液滴在低剪切场下发生聚并捕获, 形成尺寸较大、形状不规则的液滴. 增加SiO₂纳米粒子含量或减小分散相浓度, 能够减小分散相的尺寸并提高分散相的规整度. 增加剪切速率能有效地减小分散相的尺寸并提高分散相的规整度.

关键词: 不相容高分子共混物, 聚并捕获, 二氧化硅纳米粒子, 剪切流动, 聚丁二烯, 聚二甲基硅氧烷

Abstract:

We investigated the effect of silica nanoparticle loading, dispersed phase fraction and shear rate on the arrested coalescence in immiscible blends of polybutadiene/polydimethylsiloxane(PBD/PDMS) under simple shear flow by an online optical-shear system. It was found that the size and regularity of the non-spherical PBD droplets resulted from arrested coalescence were determined by SiO₂ nanoparticles loading, dispersed phase fraction and shear rate. At low SiO₂ nanoparticle loading or high dispersed phase fractions, the coalescence of PBD droplets induced at low shear rate can be arrested by the nanoparticles at the interface, leading to the formation of large and irregular droplets. Increasing SiO₂ nanoparticles loading, decreasing dispersed phase fraction or increasing shear rate can greatly decrease the size of the PBD droplets and improve their regularity. The results should be closely related to SiO₂ nanoparticles coverage at the interface of the PBD droplets.

Key words: Immiscible polymer blend, Arrested coalescence, Silica nanoparticle, Shear flow, Polybutadiene, Polydimethylsiloxane

中图分类号:

O631
O641

TrendMD:

邹志明, 李占伟, 付翠柳, 孙昭艳, 安立佳. PBD/PDMS共混物分散相的聚并捕获行为. 高等学校化学学报, 2014, 35(2): 421.

ZOU Zhiming, LI Zhanwei, FU Cuiliu, SUN Zhaoyan, AN Lijia. Arrested Coalescence of Droplets in PBD/PDMS Blends^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(2): 421.

图/表 7

Fig.1 Optical microscopies of PBD/PDMS/SiO2(10∶90∶0.1) blends in simple shear flow at shear rate γ·=0.1 s-1 with different timet/min: (A) 0; (B) 1; (C) 10; (D) 60; (E) 360; (F) 720.

Fig.2 Morphologies of PBD/PDMS/SiO2(10∶90∶x) blends after shearing at γ·=0.1 s-1 for 720 min x(%): (A) 0.1; (B) 0.5; (C) 1.0.

Fig.3 Evolution of volume average radius(RV) and the average roundness(Circ) of the PBD droplets as a function of shearing time at 0.1 s-1 for SiO2 particles loading in a PBD/PDMS(10/90) blendMass fraction of SiO2 particles(%): □,■: 0.1; ○,●: 0.5;△,▲: 1.0.

Fig.4 Effect of dispersed phase concentration on morphology of PBD/PDMS blends at SiO2 particles loading of 0.1% after shearing at γ·=0.1 s-1 for 720 minMass ratio of PBD/PDMS: (A) 5∶95; (B) 10∶90; (C) 20∶80.

Fig.5 Effect of dispersed phase weight fraction on the evolution of RV and Circ of the PBD droplets as a function of shearing time at 0.1 s-1 for PBD/PDMS blends filled with 0.1%SiO2 particles loading Mass ratio of PBD/PHS: □,■ 5∶95; ○,● 10∶90;△,▲ 20∶80.

Fig.6 Morphology of PBD/PDMS/SiO2(10∶90∶0.1) blends after shearing for 720 min at different shear rate γ· γ·/s-1: (A) 0.1; (B) 0.5; (C) 1.0.

Fig.7 Evolution of RVand Circ of PBD droplets in PBD/PDMS/SiO2(10∶90∶0.1) blends as a function of shearing time at different shear rateShear rate/s-1: □,■ 0.1; ○,● 0.5; △,▲ 1.0.

参考文献 21

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