多相多组份高分子共混物体系中的界面表面效应，及其自组织相形态的调控 　　近年来，我们在高分子多相多组分材料的相结构形态调控方面作了大量的工作。研究中发现，对适当的高分子共混物进行适当的热处理后，分散相粒子在基体中保持微分散不变，而接近表面粒径逐渐变大，且分散相分子由共混物内部向表面迁移，呈粒径和浓度的梯度形态。该项研究，提出了一种崭新的高分子梯度功能材料的制备方法。所谓功能型梯度材料，是八十年代后期以来，在日本及欧洲出现了一个材料设计的新概念，是通过特殊手段将不同的原子或分子进行混杂，使两种材料的组分、结构由材料内部至表面呈梯度变化，以达到材料性能梯度化的目的。既保持混合后材料的整体力学性能，又最大限度地发挥二种材料的各自优异特性。 　　高分子共混物的梯度化是一崭新的课题，如何正确认识和有效地控制梯度形态的产生和发展即一组分高聚物在另一高聚物中的定向扩散及表面析出问题，内容涉及高分子多相多组分体系，高分子动力学、表面及界面以及成型加工等诸多高分子科学中的前沿领域。 聚合物复杂体系凝聚结构形成过程中的界面及维数效应及其理论 　　包括高分子共混物、嵌段聚合物以及高分子液晶等的聚合物复杂体系结构与性能的的研究一直是高分子科学研究的重要前沿。而在受限条件下聚合物分子行为的研究，更由于当今世界的纳米研究热及其本身的重要科学意义和潜在应用前景，而蓬勃兴起。在过去的短短几年中，有关聚合物超薄膜的研究获得了极大的重视和发展，从近年来的“Macromolecules”杂志上发表的文章中，有关超薄膜的研究工作论文剧烈增长就可见一斑。 　　在凝聚态结构的形成上，我们往往都将注意力放在物质的分子尺度上和分子间的相互作用上，而表（界）面的相互作用往往易被忽视。其实对于复相体系，通过界面诱导或作用而形成的自组织凝聚态结构及其它高级分子结构在自然界及生物体内随处可见。对于低微物质（材料）或薄膜材料，自组织化结构形成过程中的表、界面作用更是突出。 　　在聚合物薄膜体系中，由于维数效应和外场的作用, 导致高分子在热力学、动力学以及分子的组织形式与本体聚合物产生很大的不同。相关的模拟指出，对于聚合物薄膜，由于分子链在厚度方向上的几何受限，其无定形状态下的分子形态与P.J.Flory于1953年提出的并经中子散射验证的模型有很大的差异。对于几何受限的聚合物膜，其热力学性质有明显的改变，有研究报道，厚度小于100nm的无定形聚合物膜的玻璃化转变温度Tg和热力学膨胀系数都有较大的改变。 　　高分子薄膜近年来在一些科技尖端领域得到或有着重要的潜在应用，例如：把基板表面能的变化转化为聚合物薄膜组成结构图案的变化，通过微结构分子膜沉积印刷技术可以制得表面能变化的各种图案，从而可以诱导形成特殊相分离结构的聚合物共混物结构,在光电信息材料的构筑上有重要的应用前景。表面诱导高分子取向在液晶显示中是重要过程。随着高分子薄膜广泛应用，对其各种特性的要求也随之提高。因此，深入地理解和揭示薄膜体系中高分子的各种行为显得越发得重要和必要。从理论研究和实际应用上讲，必将产生深远的影响。 　 -------------------------------------------------------------------------------- 超薄、柔性高吸水性树脂材料的研究 　　高吸水性树脂(Superabsorbent)诞生于二十世纪60年代，是近年来发展迅速的一种功能高分子材料。其最主要的两大性能——吸水性和保水性十分优越，是其它材料无法比拟的，传统的吸水性材料，如海绵、纸、棉等，只能吸水自身重量几十倍的水，而高吸水性树脂吸水能力可达几百倍 ~ 几千倍。而且这些吸收的水分不易被机械外力压出，显示其优良的保水性能。此外它还有增稠，吸氨等作用。因此高吸水性树脂被广泛应用于农林和园艺的土壤改良剂、卫生用品、工业用脱水剂、食品保鲜剂、防雾剂、医用材料、水凝胶材料、建筑材料及智能材料等方面。超薄、柔性高吸水性树脂，可以自由剪裁，满足在卫生材料领域的需要。 多单体熔融接枝聚烯烃的反应机理及其一步法反应共混研究 　　聚烯烃的官能化一直是聚烯烃改性及反应共混研究中一个重要的方面，其中熔融接枝是较常用的方法之一。但用通常的熔融接枝方法对聚丙烯实施官能化，由于引发剂作用下聚丙烯极易降解，不仅丧失了原有的力学性能，接枝物的接枝率和极性也不高。这种接枝物用于共混添加量较多时会使合金的力学性能下降，故只能够做为相容剂应用于反应共混中，而不能成为反应共混体系中的主要组分。为了克服上述问题，近年来采用多单体熔融接枝方法对聚丙烯进行改性。其他研究工作者和我们的研究均表明，采用添加两种或两种以上单体, 即多组分单体熔融接枝聚丙烯的方法，能够克服原来单组分单体熔融接枝方法所带来的聚丙烯降解严重，力学性能劣化，极性单体接枝率不高的问题，制备出高接枝率、力学性能优良的高极性官能化聚丙烯。 　　近年来，聚合物的微相分离因其纳米尺度的有序结构在生物，光学，微电子领域巨大的潜在应用价值，而受得了广泛的研究。尤其是随着可控聚合技术的发展，使合成各种具有复杂分子结构的聚合物成为可能。作为微相分离研究对象的共聚物的结构越来越复杂。出现了对 Y形、星形、H形、π形等复杂的分子 结构的共聚物微相分离的研究。但是无论这些研究工作中使用的共聚物分子结构如何复杂，都有一个共同的特点，即它们都是由分子量接近单分散的链段组成的,而对于分子量不均一的体系的微相分离研究尚不多见。本研究组在以前的研究工作中，曾在PP-g-(GMA-co-St)/PA6共混物中发现过微相分离结构。我们认为，由于采用了多单体接枝的方法，提高了GMA的接枝量，使得生成的PP-g-PA6分子可以带有多根PA6支链，PP主链与PA6支链间的热力学不相容，从而形成了球状微相分离结构。这种微相分离结构在分子量多分散的熔融接枝反应共混体系是罕见的。 -------------------------------------------------------------------------------- 高分子共混物反应诱导相分离 　　对高分子共混物的固化诱导相分离的研究，提出了从热力学和动力学两方面同时入手的相结构调控新方法，详细探讨了影响相分离和固化速度的因素。做到了非平衡态下分散相微区从纳米到微米尺寸的任意控制。 -------------------------------------------------------------------------------- 高分子凝胶的研究 　　凝胶态是介于液体和固体之间的物质形态，高分子凝胶是指由分子之间组成的三维交联网络，溶剂被固定在分子网络中。较之对高分子溶液与固体的认识，由于凝胶自身的复杂性，我们对其的认识尚是远远不足。但高分子凝胶在工业上以及日常生活中都有着很多重要的用途。例如，凝胶纺丝可以获得高强度、高模量的纤维材料。由于水凝胶可以吸收超出自重达几百倍的水，故又大量地使用在卫生材料中。高分子凝胶还被广泛应用在生物医学材料上。另外，由于凝胶所特有的溶胀收缩性、柔软性、在功能材料制作上用途极广，例如可用凝胶做人工肌肉、分离膜、机器人的柔软手等。因此，搞清楚凝胶化的机理和有效地控制其结构，有着十分重要的意义。 　　高分子凝胶的交联网络点，可以是化学的、由共价键组成，也可以是物理交联，如结晶等。过去学术界长期认为，只有结晶性高分子才可形成物理交联凝胶，交联点由微晶组成。八十年代初，美国的一个研究小组发现非结晶性聚苯乙烯也可在溶液中形成凝胶，这就提出了一个新的问题：即组成凝胶的交联点的到底是什么？结构如何等。 　　我们就凝胶生成机理及与结晶之间的关系进行了详细的分析，初步回答了这一问题，发现了侧基(链)对凝胶化的作用，提出了非晶性高分子的凝胶化机理。 　　研究系统地调查了非晶、结晶性聚苯乙烯以及带有侧基的聚α甲基苯乙烯在二硫化碳溶剂中的凝胶化行为与结构，得出了许多新结果，发现了新的非结晶性高分子凝胶体系以及凝胶导致的异常各向异性结构。 　　研究发现聚苯乙烯在二硫化碳中的凝胶化为热力学的一级相转变，凝胶化初期，交联点的结构有温度、时间依赖性。此一结果推翻了前人认为凝胶化与玻璃化转移点相关联的结论。 　　研究还发现聚苯乙烯在溶液中的凝胶化明显区别于结晶过程。侧链结构对凝胶化有极大的影响。随温度下降，分了链间相互作用增强，而侧链的运动性减低，使分子间易交错堆砌（stacking），形成交联点。 　　对凝胶化动力学研究的结果表明：高分子浓度与凝胶化温度之间换算关系成立，由此导出了高分子凝胶的普适换算关系式。