论文题目   SPEK-C膜的正电子湮灭寿命谱学研究
     
摘    要
聚合物膜材料的微观结构对其宏观物理性能起关键作用，因此随着膜分离技术的发展，膜材料微结构的研究对研制高性能、多种类的膜材料具有十分重要的意义，已经成为膜科学的一个主要研究课题。
本文首先回顾e+湮灭谱学及其技术，主要是e+湮灭寿命谱技术的基本理论，以及e+湮灭谱学对聚合物中自由体积的表征方法。研究了正电子湮灭寿命谱仪的建立与调试，并对其测试系统进行了初步设计。
利用对高分子材料纳米量级自由体积空洞极为灵敏的正电子探针，并辅之原子力显微镜法研究了磺化及溶剂蒸发对(磺化)酚酞侧基聚芳醚硐（SPEK-C）膜制备的影响。结果表明：碘化基团的引入，降低了分子间的作用力，使得分子间排列不紧密，导致聚合物的自由体积大小与强度同时增加。铸膜液溶剂挥发，聚合物浓度增加，胶束聚集体的相互聚集产生较大的胶束聚集体孔，而自由体积减小、强度增大，聚合物的自由体积较好地反映了胶束聚集体的聚集特征。

关键词：正电子湮灭寿命谱，酚酞侧基聚芳醚硐，原子力显微镜，自由体积，
相转化

Abstract
Microstructure of the polymer films plays a crucial role on the macrophysics characterization, so with the development of the separate technique of the membrane, the study of microstructure is provided with a quite important meaning on the development of the various membrane materials with high capability, and has already become a main studied topic.
In this paper, we firstly review the positron annihilation spectroscopy(PAS) and its technique(PAT), focusing on the token method on the free volume of the polymer by  positron annihilation lifetime spectroscopy(PALS). I have researched the platform and debugged of the positron annihilation lifetime spectroscopy instrument, and also have elementarily designed its test system.
The sulfonated polyetherketone with cardo group(SPEK-C) films made by different sulfonation degrees and solvent evaporation shows different microstructure by PALS and atomic force microscopy(AFM). The sulfonating of polymer decreases the interaction between molecules, and forms unbending array, so that both free volume radius and intensity increase. With the solvent evaporating, the consistency of polymer increases, the congeries of mucus bundle shapes the bigger hole due to conglomerating one another, simultaneity the free volume radius decreases and intensity increases. So the free volume can preferably explain the conglomerating characters of the congeries of mucus bundle.

Key words：Positron annihilation lifetime spectroscopy, Atomic force microscopy, SPEK-C, Free volume, Phase inversion
 
目    录

摘    要 iii
Abstract iv
目    录 v
第一章　高分子物理学的进展和自由体积理论 1
第一节 高分子物理学的进展 1
第二节 高分子物理的表征技术 2
第三节 聚合物中的自由体积理论 3
参考文献 4
第二章　正电子湮灭技术测量聚合物的自由体积 5
第一节　正电子湮灭技术(PAT) 5
2.1.1 概述 5
2.1.2 正电子素的产生 6
2.1.3 正电子素湮灭机制 9
第二节　正电子寿命谱实验方法 10
2.2.1 正电子源 10
2.2.2 正电子寿命谱技术(PALT) 12
2.2.3 正电子湮灭实验数据的解析 24
2.2.4 正电子湮灭寿命谱仪系统的建立 29
参考文献 31
第三章　SPEK-C膜的成膜工艺研究 33
第一节  膜分离技术概述 33
第二节　相转化法制膜工艺与成膜机理 33
第三节　SPEK-C膜正电子湮灭寿命谱学研究 36
3.3.1 概述 36
3.3.2 正电子湮灭寿命谱(PALS) 36
3.3.3 结果与分析 37
第四节 SPEK-C膜原子力显微镜研究 42
3.4.1 概述 42
3.4.2 原子力显微镜（AFM）测量 43
3.4.3 结果与分析 44
第五节　 结  论 46
参考文献 47

第一章　高分子物理学的进展和自由体积理论
第一节  高分子物理学的进展
高分子科学是自19世纪20-30年代以来作为一门独立的学科逐步形成的。70年代来，高分子科学的研究内容无论在深度还是广度上均获得了飞速的发展。
主要由于结构的复杂性，高分子学说成了一个“难产儿”，它是在经历了长期的争论后才艰难地诞生的，而高分子物理就是在这个过程中产生的，同时，它为高分子学说的诞生立下了汗马功劳。
1920年以前，有机化学和胶体化学盛行，人们可以熟练地合成和提纯各种小分子有机物，并分析它们的成分，测定它们的熔点、沸点、分子量等，但当人们遇到高分子这种粘糊糊的东西时却束手无策：不能用以往的手段提纯，不能升华、结晶，也无固定的熔点和沸点，甚至连表征化合物的最重要的参数——分子量也是捉摸不定的。当时的人们认为这不是纯粹的化合物，而是小分子通过“次价”力结合而成的聚集体，偶尔有人闪出了真理的火花，如1877年Kekulé指出蛋白质、淀粉、纤维素由长链组成，但立刻就被当时的有机化学和胶体化学传统所掩盖。
1906年Fischer合成了聚合度为30的单分散多肽这一线型长链分子，孕育了高分子学说的基本思想。
1920年，Staudinger发表了“论聚合”，正式提出了通过共价键结合起来的长链高分子的结构，1932年又提出了溶液粘度与分子量的关系式，在以Staudinger为代表的许多人的努力下，1930年代，高分子学说终于战胜了胶体缔合论逐渐被确立起来。