مروري بر روش هاي نيمه تجربي تعيين مشخصه برهم کنش فلوري- هاگينز در آميزه هاي پليمري
الموضوعات :
1 - دانشگاه صنعتي سهند
الکلمات المفتاحية: مشخصه برهم کنش فلوري-هاگينز, کاهش دماي ذوب, ميزان تورم, زاويه تماس, نمودار فازي, فشار بخار, کروماتوگرافي گاز معکوس ,
ملخص المقالة :
مشخصه برهم کنش فلوری-هاگینز (χ)، عاملی کليدي است که بر امتزاج پذيري و مورفولوژي اجزا در آميزه هاي پليمري و در نهايت بر خواص و کاربرد محصولات نهايي اثرگذار است. اندازه گيري قابل اعتماد اين مشخصه براي درک بنيادين و کاربردهاي عملي پليمرها و هم چنين براي تعيين ارتباط کمّي ساختار- عملکرد آن‌ها، ارزشمند است. از روش هاي متفاوتي براي ارزيابي اين مشخصه استفاده مي شود. در اين مطالعه، شش روش نیمه تجربی: اندازه‌گيري کاهش دماي ذوب، تورم تعادلی، زاويه تماس، نقاط جدایی فازی، فشار بخار و سوانگاری گاز معکوس مرور شدند. در این روش ها به ترتیب دمای ذوب تعادلی پلیمر خالص و آمیزه پلیمری، میزان تورم تعادلی پلیمر شبکه ای در حضور متورم کننده، انرژی سطحی اجزای تشکیل دهنده آمیزه پلیمری، ترکیب درصد تعادلی اجزاء در سامانه دوفازی، نسبت فشار جزئي حلال به فشار جزئي اشباع آن و حجم بازداری به صورت تجربی اندازه گیری شده و پس از انطباق معادله مناسب بر این داده ها، مشخصه برهم کنش محاسبه می شود. در برخی از روش ها، مانند اندازه گیری زاویه تماس، فقط مشخصه برهم کنش مثبت در دمای آزمون قابل تعیین است. اما در برخی دیگر مانند اندازه گیری کاهش دمای ذوب، محدودیتی برای علامت مشخصه برهم کنش وجود ندارد. هم چنین، برخی از روش ها مانند تعیین نقاط جدایی فازی از قابلیت تعیین وابستگی مشخصه برهم کنش به کسر حجمی اجزا نیز برخوردارند.
1. Gao M., Liang Z., Geng Y., Ye L., Significance of Thermodynamic Interaction Parameters in Guiding the Optimization of Polymer: Nonfullerene Solar Cells, Chemical Communications, 56, 12463-12478, 2020.
2. Ye L., Collins B.A., Jiao X.C., Zhao J. B., Yan H., Ade H., Miscibility-Function Relations in Organic Solar Cells: Significance of Optimal Miscibility in Relation to Percolation, Advanced Energy Materials, 8, 1703058, 2018.
3. Ségolène A., Zhishuai G., Everett S. Zofchak M.C., Fredrickson G.H., Ganesan V., Hawker C.J., Lynd N.A., Non-Intuitive Trends in Flory–Huggins Interaction Parameters in Polyether-Based Polymers, Macromolecules, 54, 6670–6677, 2021.
4. Aid S., Eddhahak A., Khelladi S., Ortega Z., Chaabani S., Tcharkhtchi A., On the Miscibility of PVDF/Pmma Polymer Blends: Thermodynamics, Experimental and Numerical Investigations, Polymer Testing, 73, 222-231, 2019.
5. Ma R., Li G., Li D., Liu T., Luo Z., Zhang G., Zhang M., Wang Z., Luo S., Yang T., Liu F., Yan H., Tang B., Understanding the Effect of End Group Halogenation in Tuning Miscibility and Morphology of High-Performance Small Molecular Acceptors, Solar RRL, 4, 2000250, 2020.
6. Paulin J.A., Lopez-Aguilar J.E., Fouconnier B., Vargas R.O., Lopez-Serrano F., Revisiting the Flory–Rehner Equation: Taking a Closer Look at the Flory–Huggins Interaction Parameter and Its Functionality with Temperature and Concentration with Nipa as a Case Example, Polymer Bulletin, 79, 6709–6732, 2022.
7. Liu Y., Xian K., Peng Z., Gao M., Shi Y., Deng Y., Geng Y., Ye L., Tuning the Molar Mass of P3ht Via Direct Arylation Polycondensation Yields Optimal Interaction and High Efficiency in Nonfullerene Organic Solar Cells, Journal of Materials Chemistry A, 9, 19874-19885, 2021.
8. Friedrich C., Riemann R.E., Rheological and Thermodynamic Study of the Miscible Blend Polystyrene/Poly(Cyclohexyl Methacrylate), Polymer, 37, 2499-2507, 1996.
9. Chopra D., Kontopoulou M., Vlassopoulos D., Hatzikiriakos S. G., Effect of Maleic Anhydride Content on the Rheology and Phase Behavior of Poly(Styrene-Co-Maleic Anhydride)/Poly(Methyl Methacrylate) Blends, Rheologica Acta, 41, 10-24, 2002.
10. Huang Y., Jiang S., Li G., Chen D., Effect of Fillers on the Phase Stability of Binary Polymer Blends: A Dynamic Shear Rheology Study, Acta Materialia, 53, 5117–5124, 2005.
11. Lee J.H., Balsara N.P., Chakraborty A.K., Krishnamoorti R., Hammouda B., Thermodynamics and Phase Behavior of Block Copolymer/Homopolymer Blends with Attractive and Repulsive Interactions, Macromolecules, 35, 7748–7757, 2002.
12. Huang J.C., Determination of Polymer–Polymer Interaction Parameters Using Inverse Gas Chromatography, Journal of Applied Polymer Science, 671-680, 90, 2003.
13. Ugraskan V., Isik B., Yazici O., Cakar F., Thermodynamic Characterization of Sodium Alginate by Inverse Gas Chromatography, Journal of Chemical & Engineering Data, 65, 1795-1801, 2020.
14. Emerson J.A., Toolan D.T., Howse J.R., Furs E. M., Thomas H. Epps I., Determination of Solvent−Polymer and Polymer−Polymer Flory− Huggins Interaction Parameters for Poly(3-Hexylthiophene) Via Solvent Vapor Swelling, Macromolecules, 46, 6533−6540, 2013.
15. Zhang L., Yi N., Zhou W., Yu Z., Liu F., Chen Y., Miscibility Tuning for Optimizing Phase Separation and Vertical Distribution toward Highly Efficient Organic Solar Cells, Advanced Science, 6, 1900565, 2019.
16. Ai Q., Zhou W., Zhang L., Huang L., Yin J., Yu Z., Liu S., Ma W., Zeng J., Chen Y., Ternary Organic Solar Cells: Compatibility Controls for Morphology Evolution of Active Layers, Journal of Materials Chemistry C, 5, 10801-10812, 2017.
17. Flory P.J., Principles of Polymer Chemistry, Cornell University Press, USA, 1953.
18. Ghasemi M., Ye L., Zhang Q., Yan L., Kim J.H., Awartani O., You W., Gadisa A., Ade H., Panchromatic Sequentially Cast Ternary Polymer Solar Cells, Advanced Materials, 29, 1604603, 2017.
19. Kim J. Y., Order–Disorder Phase Equilibria of Regioregular Poly (3-Hexylthiophene-2, 5-Diyl) Solution, Macromolecules, 51, 9026-9034, 2018.
20. Wang Q., Li M., Peng Z., Kirby N., Deng Y., Ye L., Geng Y., Calculation Aided Miscibility Manipulation Enables Highly Efficient Polythiophene:Nonfullerene Photovoltaic Cells, Science China Chemistry, 64, 478-487, 2021.
21. Dowland S.A., Salvador M., Perea J.D., Gasparini N., Langner S., Rajoelson S., Ramanitra H.H., Lindner B.D., Osvet A., Brabec C.J., Suppression of Thermally Induced Fullerene Aggregation in Polyfullerene-Based Multiacceptor Organic Solar Cells, ACS Applied Materials & Interfaces, 9, 10971-10982, 2017.
22. Liang Z., Li M., Wang Q., Qin Y., Stuard S.J., Peng Z., Deng Y., Ade H., Ye L., Geng Y., Optimization Requirements of Efficient Polythiophene: Nonfullerene Organic Solar Cells, Joule, 1278-1295, 2020.
23. Kouijzer S., Michels J.J., van den Berg M., Gevaerts V.S., Turbiez M., Wienk M. M., Janssen R. A.J., Predicting Morphologies of Solution Processed Polymer:Fullerene Blends, Journal of the American Chemical Society, 135, 12057-12067, 2013.
24. Lv J., Tang H., Huang J., Yan C., Liu K., Yang Q., Hu D., Singh R., Lee J., Lu S., Additive-Induced Miscibility Regulation and Hierarchical Morphology Enable 17.5% Binary Organic Solar Cells, Energy & Environmental Science, 14, 3044-3052, 2021.
25. Nilsson S., Bernasik A., Budkowski A., Moons E., Morphology and Phase Segregation of Spin-Casted Films of Polyfluorene/Pcbm Blends, Macromolecules, 40, 8291-8301, 2007.
26. Li D., Neumann A., A Reformulation of the Equation of State for Interfacial Tensions, Journal of Colloid and Interface Science, 137, 304-307, 1990.
27. Li D., Neumann A., Contact Angles on Hydrophobic Solid Surfaces and Their Interpretation, Journal of Colloid and Interface Science, 148, 190-200, 1992.
28. Kim D.Y., Park J.W., Lee D.Y., Seo K.H., Correlation between the Crosslink Characteristics and Mechanical Properties of Natural Rubber Compound Via Accelerators and Reinforcement, Polymers, 12, 2020, 2020.
29. Riedl B., Prud'homme R. E., The Determination of the Thermodynamic Interaction Parameter Χ in Polymer Blends, Polymer Engineering & Science, 24, 1291-1299, 1984.
30. Mohammadi-Jam S., Waters K.E., Inverse Gas Chromatography Applications: A Review, Advances in Colloid and Interface Science, 212, 21-44, 2014.
31. Fernandez-Berridi M.J., Eguiazabal J.I., Elorza J.M., Iruin J.J., Vapor-Pressure Osmometry and Inverse Gas Chromatography in the Analysis of Thermodynamic Properties of Polymer Solutions, Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, 21, 859-868, 1983.
