1.一种纳米聚合物薄膜流变行为的测量和分析方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将聚合物薄膜加热至温度T后保温;所述温度T>所述聚合物薄膜的玻璃化温度;
(2)将液滴置于步骤(1)保温的聚合物薄膜表面,保持温度T放置时间t;所述液滴与所述聚合物不相容;
(3)将步骤(2)中的放置有液滴的聚合物薄膜冷却后去除液滴,在所述去除液滴的聚合物薄膜表面的聚合物‑液滴‑空气三相线处形成凸起形变;测量所述凸起形变的高度h;
(4)在相同的温度T条件下,改变所述液滴在聚合物薄膜表面的放置时间t,测量液滴在不同放置时间条件下聚合物薄膜表面形成的润湿脊的高度h;统计h(t)~t的关系;
(5)改变所述聚合物薄膜的加热温度T,进行步骤(1)~(4),得到不同温度条件下的h(t)~t关系;根据时温等效原理叠加,获得等效后的凸起形变高度h随时间t的函数关系,记为等效h(t)~t关系;对所述等效h(t)~t关系进行B样线条拟合得到等效h(t)~t主曲线;
(6)根据聚合物薄膜的复数模量G*(ω)与所述等效h(t)~t主曲线的函数关系;将所述等效h(t)~t主曲线进行单边傅里叶变换后进行展开,得到储能模量G'(ω)和损耗模量G”(ω)分别与1/t的函数关系后作图,获得所述聚合物薄膜的线性粘弹谱。
2.根据权利要求1所述的测量和分析方法,其特征在于,所述复数模量G*(ω)与所述等效h(t)~t主曲线的函数关系如式1所示:所述式1中,G*(ω)表示复数模量, 表示单边傅里叶变换,i表示复数中的虚部单位,ω表示频率,ω≈1/t,k表示不依赖于聚合物薄膜样品的常数,为0.33,γ为离子液体表面张力,θ为平衡接触角;
所述储能模量G'(ω)与1/t的函数关系如式2所示:
所述损耗模量G”(ω)与1/t的函数关系如式3所示:
所述式2和式3中,G'(ω)表示储能模量,G”(ω)表示损耗模量,k表示不依赖于聚合物薄膜样品的常数,为0.33,Γ表示Gamma函数,ω表示频率,ω≈1/t,α(ω)表示logh对log1/t的一阶求导,γ为离子液体表面张力,θ为平衡接触角。
3.根据权利要求1和2所述的测量和分析方法,其特征在于,所述步骤(6)中,得到储能模量G'(ω)和损耗模量G”(ω)分别对1/t作图后,还包括采用BSW模型对所述储能模量G'(ω)和损耗模量G”(ω)分别随1/t的函数关系进行检验,得到检验后的储能模量G'(ω)和损耗模量G”(ω)分别对1/t进行作图,获得所述聚合物薄膜的线性粘弹谱。
4.根据权利要求3所述的测量和分析方法,其特征在于,所述BSW模型的检验公式如式4所示:所述检验后的储能模量G’(ω)随1/t的函数关系如式5所示:
所述检验后的损耗模量G”(ω)随1/t的函数关系如式6所示:
所述式4、式5和式6中,τ表示时间,H(τ)表示松弛时间谱, 表示聚合物橡胶平台模量,ne和ng表示两个固定的参数分别为0.23和0.67,τe和τrep分别表示聚合物网络和整连松弛的时间,τe和τrep由式2和3所示公式中得出的G'(ω)和G”(ω)在高频和低频的两个交点确定,G'(ω)表示储能模量,G”(ω)表示损耗模量,ω表示频率,ω≈1/t。
5.根据权利要求1所述的测量和分析方法,其特征在于,所述温度T的范围为Tg+5℃~Tg+35℃,所述Tg为聚合物的玻璃化温度。
6.根据权利要求1所述的测量和分析方法,其特征在于,所述聚合物薄膜为线性聚合物薄膜;所述液滴为离子液体液滴,所述液滴的直径为2~3mm。
7.根据权利要求1或6所述的测量和分析方法,其特征在于,所述聚合物薄膜的厚度为
100~500nm。
8.根据权利要求1所述的测量和分析方法,其特征在于,所述时间t的范围为7~
21600s。
9.根据权利要求6所述的测量和分析方法,其特征在于,所述线性聚合物为聚苯乙烯,所述线性聚合物的重均分子量为168~780kg/mol;所述离子液体液滴为1‑乙基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐液滴。