嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装胶束的研究

摘要

该论文一共有七章.在第一章中,我们简要综述了两亲性嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装研究现状.在第二章至第七章中,我们研究了两亲性嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装形成胶束的形态、结构及选择性溶剂的性质、嵌段共聚物的初始浓度等因素对胶束形态和结构的影响;两亲性嵌段共聚物胶束和线性高分子之间以及胶束和胶束之间的相互作用;胶束在小分子的作用下的定向、有序聚集.实验发现,选择性溶剂的性质对两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚(丙烯酸-co-丙烯酸甲酯)(PS<,38>-b-P(AA<,190>-co-MA<,20>)和聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS<,200>-b-PAA<,78>)自组装胶束的形态结构产生显著的影响.为达到调节胶束形态结构的目的,把传统的用一元纯溶剂作为选择性溶剂改为用二元混合溶剂作为选择性溶剂,在丙酮、乙醇和二甲基甲酰胺(DMF)的水溶液等二元混合溶剂中,PS<,38>-b-P(AA<,190>-co-MA<,20>)和PS<,200>-b-PAA<,78>自组装形成了球形的核壳胶束、多孔型胶束、花椰菜状胶束、中空胶束和纳米纤维状的胶束等多种形态结构的胶柬.两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS<,200>-b-PAA<,78>)在乙醇中自组装形成以聚苯乙烯嵌段为核、以聚丙烯酸嵌段为壳的核壳型胶束.在氢键的作用下,线性的聚(4-乙烯基砒啶)分子(P4VP)可以穿透PS<,200>-b-PAA<,78>胶束的表面进入到胶束的壳层结构,形成胶束/P4VP复合体.在发生吸附的过程中,胶束的形态基本保持不变,但其流体力学半径R<,h>和均方根旋转半径R<,g>随着吸附量的增加而逐渐降低,在达到饱和吸附时R<,h>和R<,g>降至最低并不再发生变化.实验研究了两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS<,24>-b-PAA<,116>)在水中自组装形成的星形胶束和聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸氨基丙二醇酯(PS<,51>-b-PAPMA<,140>)在水中自组装形成的星形胶束之间的相互作用.由于两种星形胶束之间存在着较强的相互作用力,将两种结构相对松散的PS<,24>-b-PAA<,116>星形胶束和PS<,51>-b-PAPMA<,140>星形胶束混合后,两种胶束之间可以发生链交换并引起胶束的流体力学半径R<,h>及均方旋转半径R<,g>发生相应的变化,胶束之间的链交换导致结构相对紧凑的杂化胶束的形成.首次研究了不同组成的嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS<,115>-b-PAA<,63>、PS<,200>-b-PAA<,78>和PS<,67>-b-PAA<,83>)在水中自组装形成的胶束的有序聚集.

目录

文摘

英文文摘

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第一章嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装

一前言

二两亲性嵌段共聚物胶束及其制备方法

1两亲性嵌段共聚物胶束的结构

2表征两亲性嵌段共聚物胶束的参数

3胶束的制备方法

4制备方法对胶束结构的影响

三两亲性嵌段共聚物胶束的动力学

1嵌段共聚物分子和胶束之间的平衡

2嵌段共聚物胶束的杂化

3胶束中成核嵌段和成壳嵌段的动力学

四两亲性嵌段共聚物胶束的形态

1胶束形态的影响因素及其调控方法

2丰富多样的胶束形态

五胶束的新结构及胶束化的新方法

1胶束的交联

2非线性嵌段共聚物的胶束化

3 ABC三嵌段共聚物的胶束化

4胶束复合物

5亲水性-亲水性嵌段共聚物的胶束化

六选题的目的和意义

参考文献

第二章选择性溶剂的性质对嵌段共聚物胶束形态结构的影响

一实验部分

1主要试剂及其制备方法

2主要仪器

3样品的制备

二结果与讨论

1 PS38-b-P(AA190-co-MA20)和PS200-b-PAA78在丙酮水溶液中的胶束化

2 PS38-b-P(AA190-co-MA20)在乙醇水溶液中的胶束化

3 PS38-b-P(AA190-co-MA20)在DMF水溶液中的胶束化

三结论

参考文献

第三章嵌段共聚物初始浓度对胶束形态的影响

一试验部分

1主要试剂及其制备方法

2主要仪器

3胶束样品的制备

二结果与讨论

1 PS38-b-P(AA190-co-MA20)胶束形态结构的TEM表征

2 PS38-b-P(AA190-co-MA20)胶束的光散射表征

三结论

参考文献

第四章聚(4-乙烯基吡啶)在聚苯乙烯-b-聚丙烯酸胶束上的吸附

一试验部分

1主要试剂及其制备方法

2主要仪器

3胶束及复合胶束的制备

二结果与讨论

1 PS200-b-PAA78胶束

2 P4VP的乙醇溶液

3 P4VP分子在PS200-b-PAA78胶束上的吸附

三.结论

参考文献

第五章 聚苯乙烯-b-聚丙烯酸胶束与聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸氨基丙二醇酯胶束之间的链交换胶束之间的链交换

一试验部分

1主要试剂及其制备方法

2主要仪器

3胶束及混合胶束的制备

4光散射样品的制备

二结果与讨论

1 PS51-b-PAPMA140的制备及其表征

2 PS24-b-PAA116胶束与PS51-b-PAPMA140胶束的链交换

三结论

参考文献

第六章花瓣状PS-b-PAA胶束聚集体的形成

一试验部分

1主要试剂及其制备方法

2主要仪器

3样品的制备

二结果与讨论

1单个胶束的形态结构

2胶束的聚集体

3胶束聚集的机理

三结论

参考文献

第七章立方形PS-b-PAA胶束聚集体的形成

一试验部分

1主要试剂及其制备方法

2主要仪器

3样品的制备

二结果与讨论

1在丁酮的作用下立方形胶束聚集体的形成

2在DMF等添加剂的作用下立方形胶束聚集体的形成

3立方形胶束聚集体的热稳定性

三结论

参考文献

全文主要结论

附录Ⅰ：激光光散射的基本原理及在高分子科学中的应用

附录Ⅱ：攻读博士学位期间发表和完成的论文

致谢