Μελέτη μιγμάτων πολυμερών με ποικίλη αρχιτεκτονική με προσομοίωση monte carlo

Abstract

This dissertation treats the role of chain architecture in binary polymer blends. Heteropolymer, with chemically identical and thin film geometry blends were studied. For these cases, linear/linear, linear/star and star/star polymer blends were studied. Finally, dendritic polymers of 1st generation were studied. The main aim of this dissertation is the study of the effect of architecture on the miscibility of the above mentioned blends for different chain molecular weights, volume fraction and number of branches of star chains. The study is done with simulation methods using the Bond Fluctuation Model. For heteropolymer blends, it was found that the miscibility of linear/linear blends is lower than that of linear/star chains. Moreover, star/star blends are more miscible than the corresponding linear/star mixtures, and the miscibility increases with the increase of the number of branches of star chains. In mixtures with chemically identical monomers, the drawn conclusions are the opposite of heteropolymer blends. In the case of thin film geometry blends, the main conclusions concerning the effects of the chain architecture are similar with the bulk case. Moreover, it was observed that the miscibility increases substantially with the decrease of film thickness. The results of this dissertation were compared with experimental and theoretical findings.

Αυτή η διατριβή πραγματεύεται το ρόλο της αρχιτεκτονικής σε δυαδικά μίγματα πολυμερών. Μελετήθηκαν μίγματα ετεροπολυμερών, με χημικά ίδια μονομερή και σε γεωμετρία λεπτών υμενίων. Για τις περιπτώσεις αυτές, μελετήθηκαν μίγματα γραμμικών/γραμμικών, γραμμικών/αστεροειδών κι αστεροειδών/αστεροειδών πολυμερών. Τέλος μελετήθηκαν δενδριτικά πολυμερή 1ης γενιάς. Ο κύριος σκοπός της διατριβής αυτής είναι η μελέτη της επίδρασης της αρχιτεκτονικής στην αναμιξιμότητα των παραπάνω μιγμάτων για διάφορα μοριακά βάρη αλυσίδας, κλάσμα όγκου και αριθμό κλάδων αστεροειδών αλυσίδων. Η μελέτη έγινε με τεχνικές με τεχνικές προσομοίωσης χρησιμοποιώντας το Μοντέλο Διακύμανσης Δεσμού. Για μίγματα ετεροπολυμερών, βρέθηκε ότι αναμιξιμότητα των μιγμάτων γραμμικών/γραμμικών αλυσίδων είναι μεγαλύτερη από εκείνη των μιγμάτων γραμμικών/αστεροειδών αλυσίδων. Επιπλέον, τα μίγματα αστεροειδών/αστεροειδών αλυσίδων είναι πιο αναμίξιμα από τα αντίστοιχα μίγματα γραμμικών/αστεροειδών πολυμερών, και η αναμιξιμότητα αυξάνεται με την αύξηση του αριθμού των κλάδων των αστεροειδών αλυσίδων. Σε μίγματα με χημικά ίδια μονομερή, τα συμπεράσματα που προέκυψαν είναι αντίθετα με την περίπτωση των μιγμάτων ετεροπολυμερών. Στην περίπτωση των μιγμάτων σε γεωμετρία λεπτών υμενίων ετεροπολυμερών, τα κύρια συμπεράσματα που αφορούν την επίδραση της αρχιτεκτονικής είναι παρόμοια με την περίπτωση της μάζας. Επιπλέον, παρατηρήθηκε ότι η αναμιξιμότητα αυξάνεται σημαντικά με τη μείωση του πάχους του υμενίου. Τα συμπεράσματα της διατριβής συγκρίνονται με πειραματικά και θεωρητικά ευρήματα.