梳形共聚物熔体PSVS-g-PE的微观结构及线型流变响应：支链长度和密度的影响

　　聚合物链拓扑结构如何影响材料的微观结构和性能一直是一个很热门的话题。对梳形聚合物而言，支链的长度和密度均对熔体性能产生重要影响。目前，研究较多的体系主要是低支链密度的长链支化聚合物（<100支链/10000主链碳原子）和支链密度高达~2000支链/10000主链碳原子的瓶刷状（bottlebrush）聚合物。而当支链密度介于上述两类聚合物中间时，支链密度和长度如何影响聚合物的熔体行为？当支链与主链不相容时，情况又如何？中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学重点实验室的一个课题组对此问题进行了详细研究，相关研究成果发表在2015年10月8日的《Macromolecules》上。 

　　该研究组发现，对于梳形共聚物PSVS-g-PE（主链为聚苯乙烯共聚物（PSVS），支链为聚乙烯（PE）），当支链密度为2.3-2.5条支链/100个主链重复单元时（相当于115-125条支链/10000主链碳原子），PSVS-g-PE熔体表现出微相分离结构和类固体的熔体流变行为；当支链密度为16.6-24.5条支链/100个主链重复单元时（880-1225条支链/10000主链碳原子），PSVS-g-PE熔体表现出均一的相结构和正常的流变行为。此外还发现，时温叠加原理(TTS)是否适用取决于具体的微相分离结构。 

　　利用北京同步辐射装置（BSRF）1W2A-小角X射线散射实验站技术详细表征了梳形共聚物PSVS-g-PE具体的微相分离结构。通过一维（1D）散射密度曲线可知，高接枝密度PSVS-g-PE在测试范围内没有明显散射峰出现，说明体系是均一的相结构；低接枝密度PSVS-g-PE在测试范围内表现出一个或者多个散射峰，说明体系具有微相分离结构。根据次级散射峰与主散射峰之间的比例关系以及高温AFM高度图，发现低接枝密度梳形共聚物随着支链长度的增加，微相分离结构从层状相过渡到球状相。总之，接枝密度和长度影响着梳形共聚物的微观相行为。 

　　这个研究为进一步理解非线性拓扑结构与微观相行为之间关系提供了科学的线索。在这项研究工作中，同步辐射光源帮助该研究组详细解析了梳形共聚物PSVS-g-PE的具体微观结构，为建立支化结构-微相分离结构-熔体流变性质之间关系提供了强有力的证据。 

　　此工作被国际著名高分子物理学家Frank S. Bates在ACS Macro Lett.(2016,5,407)中评论：“改变主链长度、尺寸和组成以及接枝链密度将影响流变和机械性能”。 

（http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsmacrolett.6b00091）。