微相分離在高分子科學的應用進展

微相分離在高分子科學的應用進展第一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二Outline1.ConceptsofMetastablestates2.Metastablestatesinsingle-componentsystem3.Metastablestatesinpolymerblendsystem4.Metastablestatesinpolymer-solvent-nonsolventsystem5.Conclusion第二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二Equilibriumandstabilityinclassicalmechanics(A)anunstableequilibrium;(B)astableequilibrium;(C)arandomequilibrium;and(D)adouble-well,whichincludesoneunstableequilibriumpointsurroundedbytwostableequilibriumpoints.Twofilleddotsrepresentthelimitofstability.1.ConceptsofMetastablestates第三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二Stableequilibriumandmetastability

MetastablestateG<F>EquilibriumstateAsametastablestate,itisstablewithrespecttoinfinitelysmallperturbations,butitmaynotbestablewithrespecttolimitedperturbations(overcomethefreeenergybarrier⊿G)towardsastableequilibriumstate.G第四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二Atransformationfromonestablestatetoanotherstablestatewillproceedthroughsuccessivestagesofmetastablephaseswheneversuchametastablestateexists.Phenomenologically,ametastablestatemayexistduetoitsfastkineticpathwayeventhroughthisstateisthermodynamicallylessstablethantheequilibriumstate.OstwaldStephenZ.D.ChengCondensedstatesinpolymericmaterials:includingtransitionthermodynamics,kinetics,molecularmotioninmetastablestates,crystalstructureandmorphology,liquidcrystalpolymers第五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二2.Metastablestatesinsingle-componentsystemPEO:NIFIFtransition

Cheng,S.Z.D.et,al.Macromolecule,,1997,29:311–327.第六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二Gibbs–Thomson:第七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二StephenZ.D.Cheng,2007,448:1006-1008..PE:crystalstylestransition

C.H.M.Weber,et.al.NanoLett.,2007,7(7):2024-2029第八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二EnantiotropicandmonotropicphasebehaviorsEnantiotropicPhaseBehaviorMonotropicPhaseBehaviorGTdTiMeltL.C.CrystalGTiTmMeltL.C.Crystal第九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二OneexampleofmonotropicbehaviorinpolymersTangetal.Chem.Mater.,Vol.13,No.1,2001HOBT-C8

DSCcoolingcurvesofHOBT-C8

DSCheatingcurves

第十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二SinglePhaseIdealequilibriumtwomacroscopicphasesInpracticalcasedispersionphase(Metastablephase)3.Metastablestatesinpolymerblendsystem0DGQ*QB1B2XB2XB1MiscibleMixtureofAandB

第十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二DG0B1B2XB2XB1S1S2PhaseseparatedmixtureofAandBBinodalSpinodalTwoPhaseMetastableRegionUCSTphasediagram第十二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二One-stepphaseseparation

Two-stepphaseseparation

Z.Wangetal.Polymer，2005，46：2675–2684

X.H.

Zhang,etal.Macromolecules,Vol.39,No.21,2006第十三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二?BP:

Berghman’sPoint

?AtBP,phaseatconcentratedsideofthe

linevitrifies.?TgT

BP

ConcentrationofPolymer

Tg

becomesindependentofconcentration,andphasemorphologyisfrozenin.Liquid-liquidphaseseparation withvitrification第十四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二Liquid–liquidphaseseparation

withcrystallizationCrystallizationTmTConcentrationofPolymerC*A*B*ABM2M1M3M4InvariantLinePhasemorphologyofM1:Phase+crystalmorphologyofM3:第十五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二Oneexampleofliquid-liquidphase separationwithcrystallizationX.H.Zhang.et,al.RapidCommun.2005,26,1285Fluctuation-AssistedCrystallization第十六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二schematicallydiagramofliquid-liquidofpolymer-solvent-nosovent4.Metastablestatesinpolymer-solvent-nonsolvent第十七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二Thecompositionpathschematicallydiagramofthetopofcastingfilmduringtheimmersionprecipitationprocess.C.-Y.Kuoetal./JournalofMembraneScience315(2008)187–194第十八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二(a)PhasediagramofBuOH/DCM/PLLA.(b)ProcessofporousfibersformationZ.Qietal./MaterialsLetters,(2008),inpress第十九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二進一步凝固Ｈ２０Ｈ２０Ｈ２０Ｈ２０Ｈ２０Ｈ２０ＤＭＳＯ＋Ｈ２ＯＤＭＳＯ＋Ｈ２ＯＤＭＳＯ＋Ｈ２ＯＤＭＳＯ＋Ｈ２ＯＤＭＳＯ＋Ｈ２Ｏ國內外碳纖維質量的差異不是完全凝膠化第二十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二H20

H20H20H20

H20●H20●

H20●真正凝膠化第二十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二Transientstatesinpolymerphasetransformations;Identificationsofphaseinpolymercrystalpolymorphism;Monotropicliquidcrystallinepolymers;