準(zhǔn)臨界聚合方法制備高分子納米球粒.pdf

1、摘要近年來本課題組對(duì)高分子自組裝行為和納米球粒材料的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了深入研究。高分子納米球粒材料可通過聚合反應(yīng)或高分子自組裝方法制備。由不同方法制備的具有相同化學(xué)組成和尺寸的交聯(lián)納米球粒，其溶脹和吸附性能具有很大差異，反映了納米球粒結(jié)構(gòu)對(duì)制備過程的記憶效應(yīng)，這是一典型的軟物質(zhì)特征。在這一結(jié)果的啟發(fā)下，我們發(fā)展了一種全新的具有一般意義的高分子納米球粒材料的制備方法，暫定名為準(zhǔn)臨界聚合，制得的高分子納米球粒呈現(xiàn)出驚人的納米效應(yīng)。本文采用準(zhǔn)臨

2、界聚合法制備高分子納米球粒。該法利用有機(jī)單體在臨界區(qū)的溶解度，通過分子自組裝，在單體小分子狀態(tài)下形成球粒，經(jīng)過交聯(lián)聚合得到高分子納米球粒。我們研究了制備條件與結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系。合成的交聯(lián)納米球粒粒徑大小和分布由單體的分散和凝聚決定，合成過程中影響單體分散和凝聚的實(shí)驗(yàn)條件和試劑用量都成為影響球粒粒徑大小和分布的因素。論文對(duì)準(zhǔn)臨界聚合反應(yīng)過程中各環(huán)節(jié)、條件作了系統(tǒng)篩選。規(guī)范優(yōu)化了反應(yīng)條件。使用動(dòng)態(tài)激光光散射跟蹤交聯(lián)聚苯乙烯納米球粒合成過程的粒

3、徑變化、動(dòng)力學(xué)過程，推斷準(zhǔn)臨界聚合反應(yīng)機(jī)理。發(fā)現(xiàn)交聯(lián)聚苯乙烯類納米球粒在自組裝階段粒徑變化較大升溫聚合階段粒徑變化較小，分布變窄，說明該類聚合物在自組裝階段即己形成一定結(jié)構(gòu)。交聯(lián)聚苯乙烯甲苯類納米球粒則在升溫聚合階段粒徑仍然增長(zhǎng)較快。論文采用準(zhǔn)臨界聚合方法合成了多種烯類、丙烯酸酷類的高分子納米球粒。使用動(dòng)態(tài)激光光散射和透射電鏡等物理方法對(duì)其進(jìn)行表征。在制備干態(tài)納米球粒的過程中使用物理方法(減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā))和化學(xué)方法去除溶劑。旋干后的聚合物

4、溶于良溶劑四氫峽喃中測(cè)試其溶脹性能。本文對(duì)其溶脹性能、吸附性能做了初步研究。發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)臨界聚合方法制備的高分子納米球粒具有較高的溶脹活性和吸附能力。吸附青霉素、苯酚等藥品后體積變?yōu)樵瓉淼慕П?，且可通過透析等手段還原后重復(fù)利用。關(guān)鍵詞:準(zhǔn)臨界聚合自組裝納米球粒吸附南開大學(xué)高分子化學(xué)研究所碩士研究生畢業(yè)論文麗娜010398第一章前言高分子納米結(jié)構(gòu)材料由于具有獨(dú)特的性能而在機(jī)械、光、電、磁、微處理器件、藥物控釋、環(huán)境保護(hù)、納米反應(yīng)器及生物化學(xué)等

5、方面具有廣闊的應(yīng)用前景，近年來掀起了對(duì)納米結(jié)構(gòu)聚合物材料研究的熱潮。各國學(xué)者分別在化學(xué)分子設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、組裝方法和應(yīng)用等方面進(jìn)行了廣泛的研究[L]。我國的科學(xué)工作者也對(duì)其開展了許多卓有成效的工作。本文采用一種新型聚合方法—準(zhǔn)臨界聚合法合成高分子納米球粒材料，該材料具有弱影響、強(qiáng)相應(yīng)的軟物質(zhì)特性，在溶脹活性、溶劑持有量、吸附等方面性能獨(dú)特。1.1納米結(jié)構(gòu)聚合物材料制備方法1.1.1共價(jià)鍵膠束自組裝聚合物自組裝是納米結(jié)構(gòu)聚合物材料制備的重

6、要方法之一，其中對(duì)嵌段和接枝共聚物的共價(jià)鍵膠束的研究尤為廣泛和深入[4_71。共價(jià)鍵膠束的自組裝通常是利用溶劑的選擇性實(shí)現(xiàn)的，即所用溶劑對(duì)一嵌段是良溶劑，而對(duì)另一種嵌段是不良溶劑。這樣在相分離或液晶取向作用的驅(qū)動(dòng)下，可形成球形、星形、圓柱狀、雙四面體和薄片狀等膠束。許多文獻(xiàn)【5_14]利用這種方法制備了納米球、納米管等納米結(jié)構(gòu)高分子材料。研究發(fā)現(xiàn)，組裝行為和形貌結(jié)構(gòu)主要取決于共聚物組成、嵌段相對(duì)長(zhǎng)度和溶劑的選擇性。AtsushiHara

7、da等〔I5]采用不同鏈長(zhǎng)的帶有相反電荷的電解質(zhì)嵌段聚合物，即聚環(huán)氧乙烷b。，ii天冬氨酸(PEGbPoly(a，13spartacid))和聚環(huán)氧乙烷bL賴氨酸[PEGbPoly(L場(chǎng)一sine)〕，在水溶液中進(jìn)行組裝。研究發(fā)現(xiàn)，在兩種電荷相反的聚電解質(zhì)的自組裝中存在著明顯的鏈長(zhǎng)識(shí)別特性，即只有在相同嵌段長(zhǎng)度(xy=m，分子式如下)的聚電解質(zhì)之間刁‘發(fā)生組裝，形成核一殼膠束結(jié)構(gòu)。這種溶液體系形成的納米結(jié)構(gòu)材料具有更加有序的結(jié)構(gòu)。CI%