含咪唑陽離子功能化聚合物及其納米復(fù)合物的制備與性能研究.pdf

1、聚咪唑離子液是一類新型的陽離子聚電解質(zhì)，突破了傳統(tǒng)聚電解質(zhì)的酸堿離子范疇，擴(kuò)展了傳統(tǒng)聚電解質(zhì)的性能。合成新型的咪唑離子液單體，制備咪唑功能化的陽離子聚電解質(zhì)，研究聚合物的性能以及它們與無機(jī)納米粒子的復(fù)合物的制備與性能，具有很好的學(xué)術(shù)意義和潛在應(yīng)用前景。
　　 本文由二溴新戊二醇與甲基咪唑季銨化反應(yīng)制得的咪唑陽離子二醇，長鏈二醇PEG和二異氰酸酯TDI，通過一步法制備得到了新型咪唑功能化的陽離子型聚氨酯。通過改變長鏈二醇PEG的鏈

2、段長度，可以制得一系列軟硬程度不同的陽離子聚氨酯。用1HNMR，F(xiàn)T-IR、GPC等方法證明了聚氨酯的結(jié)構(gòu)，TGA顯示其具有高的分解溫度。陽離子聚氨酯的THF溶液與CdTe量子點(diǎn)水溶液相互混合，通過聚氨酯上帶正電荷的咪唑陽離子與帶負(fù)電荷的巰基乙酸穩(wěn)定的量子點(diǎn)發(fā)生靜電相互作用，成功的制備了CdTe/聚氨酯納米復(fù)合物。制得的量子點(diǎn)粒徑均一，分布均勻，且制備過程簡單，無需配體交換，最大程度的保持了量子點(diǎn)的熒光性能。納米復(fù)合物可以澆注成透明膜，

3、便于成型加工。
　　 采用化學(xué)共沉淀法制備了Fe3O4納米粒子。通過Stober方法，用硅烷偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅氧烷(γ-APS)制備表面伯胺基功能化SiO2穩(wěn)定的Fe3O4納米粒子Fe3O4@SiO2-NH2，再與二異氰酸酯和咪唑陽離子二醇等反應(yīng)在其表面制備帶有陽離子的聚氨酯穩(wěn)定層。通過陽離子型聚氨酯與巰基乙酸穩(wěn)定的CdTe量子點(diǎn)發(fā)生靜電相互作用，制備得到Fe3O4/CdTe/聚氨酯納米復(fù)合物。TEM、UV-vis、PL

4、和磁滯回線等方法證明，CdTe通過聚氨酯成功復(fù)合到Fe3O4納米粒子周圍，兩種納米粒子均無團(tuán)聚且Fe3O4/CdTe/聚氨酯納米復(fù)合物具有熒光發(fā)射性能和超順磁性能。
　　 通過TDI封端的咪唑陽離子聚氨酯(IPU)與氧化石墨GO表面含活潑氫的基團(tuán)發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，制備GO/聚氨酯的納米復(fù)合物(GO/IPU)，經(jīng)水合肼還原成石墨烯(GE)/聚氨酯納米復(fù)合物(GE/IPU)。通過FT-IR、UV-Vis、TGA和AFM等方法證明GO被還

5、原成了GE，聚氨酯成功接枝到GO表面，且在還原過程中沒有從GE表面斷裂脫落。將得到的GO/聚氨酯及GE/聚氨酯納米復(fù)合物與巰基乙酸穩(wěn)定的CdTe量子點(diǎn)發(fā)生靜電相互作用，制備CdTe/GO/聚氨酯(CdTe/GO/IPU)及CdTe/GE/聚氨酯(CdTe/GE/IPU)納米復(fù)合物。TEM、UV-vis和PL表明CdTe被成功復(fù)合到石墨烯表面、無團(tuán)聚，且納米復(fù)合物具有熒光發(fā)射性能。
　　 通過N-甲基咪唑，2-氯乙醇和甲基丙烯酰氯

6、三者反應(yīng)，制備了丙烯酸酯類的咪唑離子液1-甲基-3-(2-甲基丙烯酰乙基)-咪唑氯離子液。在AIBN引發(fā)劑作用下，與苯乙烯單體發(fā)生無規(guī)聚合，制備了咪唑陽離子功能化的丙烯酸酯與苯乙烯的無規(guī)共聚物P(MMEIM+Cl--co-St)。1HNMR，F(xiàn)T-IR等分析表明無規(guī)共聚物的組成明確，共聚物中St與MMEIM+Cl-單元比例為1:1。將無規(guī)共聚物的CHCl3溶液與CdTe水溶液混合，使得無規(guī)共聚物的咪唑陽離子與量子點(diǎn)表面巰基乙酸在水與氯仿

7、乳液界面上發(fā)生靜電相互作用，將量子點(diǎn)從水中萃取到CHCl3中，成功的制備了CdTe/P(MMEIM+Cl--co-St)納米復(fù)合物。TEM、UV-vis和PL表明納米復(fù)合物中CdTe分散均勻、無團(tuán)聚，且具有熒光發(fā)射性能。磁性熒光納米粒子隨磁場變化而遷移運(yùn)動。
　　 本文還首次制備了主鏈含咪唑的離子液嵌段共聚物。咪唑依次與丙烯酸甲酯和2-氯乙醇反應(yīng)，生成1-(3-甲氧基-3-氧丙基)-3-(2-羥基乙基)-咪唑氯離子液，在2，2，

8、6，6-四甲基-4-羥基哌啶-1-氧自由基(HTEMPO)存在下經(jīng)酯交換反應(yīng)得到末端含有N-O自由基的咪唑離子液聚合物；進(jìn)而以BPO為引發(fā)劑，通過氮氧自由基調(diào)控的苯乙烯的活性自由基聚合得到主鏈含咪唑的離子液體嵌段共聚物。分別調(diào)節(jié)味唑離子液單體與HTEMPO及含有N-O自由基的咪唑離子液聚合物與苯乙烯單體比例，可制備不同咪唑離子液與苯乙烯含量的嵌段聚合物。得到的離子液嵌段共聚物溶于良溶劑DMSO中，進(jìn)一步在水中透析得到自組裝體，并用TEM