嵌段共聚物具有丰富的自组装纳米结构和形态，在许多领域具有广阔的应用。Bates等人在九十年代末首次发展了将嵌段共聚物与环氧树脂等热固性聚合物共混来原位制备纳米结构热固性共混物的新技术，它在不降低材料热性能的同时，显著提高了热固性聚合物材料的韧性，这类新材料在新型电路板及集成电路包封材料等领域中具有潜在的工业应用前景，近十年来利用嵌段共聚物增韧热固性聚合物已成为高分子、材料科学以及工业应用领域中引人关注的重要研究领域。目前大量的两亲性嵌段共聚物已成功用于制备具有丰富纳米结构的热固性聚合物共混物，并且发现在不同的体系中存在原位组装和反应诱导的相分离等不同的机理。包括TEM、AFM和SAXS等许多先进的实验技术被用于研究这类热固性聚合物中的纳米结构和形成规律，特别是嵌段共聚物与热固性聚合物的界面结合。Bates等人在近期的工作中提出了嵌段共聚物增韧的热固性聚合物中的界面相是影响材料力学性能的关键因素的观点，认为嵌段共聚物与不完全交联的环氧树脂形成的界面区域是吸收外部冲击能量的关键区域，但界面结构的检测仍是一个未解决的科学难题，这方面的研究对设计和制备高性能的热固性共混物具有重要意义。
传统实验技术在热固性共混物结构研究中尚有许多不足，如TEM样品一般需要超薄切片及染色等预处理来提高衬度，对可染色样品结构有特殊要求；AFM适合观测样品的表面结构而难以获取材料内部结构信息；SAXS要求两相间有足够的电子云密度差异，而主要是碳氢氧组成的高分子体系中恰恰缺乏这种对比度。由于嵌段共聚物增韧的热固性共混物中分散相尺寸通常在几个到几十纳米，界面相厚度在约1到几个纳米的很小尺度，传统的电镜等检测技术通常无法检测界面相的结构，因此对于不同体系中界面相结构及其演化规律、以及材料的结构-性能关系尚没有统一的认识。因此发展高效检测纳米尺度界面相的先进检测技术，进而揭示热固性共混物的界面结构与形成机理是该领域的一个挑战性课题。课题组在前期研究中发展了利用质子偶极滤波结合自旋扩散的固体NMR技术在0.5~100nm尺度上检测界面相厚度及相区尺寸的新方法，阐明了环氧树脂／聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇两亲性三嵌段共聚物热固性共混物中链间相容性、界面相及相区尺寸等问题，解决了这类材料微观结构研究中长期存在的争议（Macromolecules 2005, 38, 5654），在上述工作阐明的自组装机理启发下，我们还成功制备了具有纳米结构的不饱和聚酯/嵌段共聚物热固性共混物新材料，并系统阐明了这类含嵌段共聚物的热固性共混物中相分离与界面相演化的规律（Polymer 2008,49,2886）。
何鑫博士在近期工作中系统制备了多种具有不同环氧树脂相容链段（聚乙二醇（PEO）和聚（ε-己内酯）（PCL））的嵌段共聚物与环氧树脂的热固性共混物，通过多种多尺度固体NMR技术研究了共混物中交联网络和界面相结构与动力学，特别是与环氧树脂具有不同分子间相互作用的相容链段PEO和PCL在界面结构形成中所起的重要作用。1H自旋扩散和1H-1H自旋交换固体NMR实验发现在热固性共混物中存在两类不同的界面相结构和尺寸，1H双量子滤波NMR实验获得了界面相的化学组成，并证实了Bates等预言的界面相中局部破坏的环氧交联网络的存在。高分辨13C固体NMR实验还成功地检测到PCL与环氧树脂间的氢键相互作用，进而发展了一种定量计算含PCL段环氧树脂中各嵌段在界面相与分散相的比例的新方法。另外，13C弛豫NMR实验还发现了嵌段共聚物可以增强交联网络刚性的新现象。基于上述研究，我们提出了描述环氧树脂/嵌段共聚物体系中独特的相分离和界面相结构演化的模型，并揭示了其形成机理。该工作研究结果为设计和制备高性能热固性共混物提供了普适性的指导方案和理论依据。上述工作发表在 J. Phys. Chem.C. 2014.
