嵌段共聚物的溫度響應(yīng)自組裝及其初步應(yīng)用研究.pdf

1、嵌段共聚物的自組裝依然是當(dāng)前的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一，特別是關(guān)于它的應(yīng)用開(kāi)始成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)自組裝膠束的功能化或智能化(環(huán)境響應(yīng)性)，是實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的重要途徑，相對(duì)來(lái)說(shuō)，嵌段共聚物在水相中的自組裝更容易制備功能化或智能化的膠束，因此，水相體系中嵌段共聚物自組裝，特別是雙親水性嵌段共聚物(Doublehydrophilicblockcopolymer,DHBC)的自組裝，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。 本論文以動(dòng)態(tài)光散射和靜態(tài)光散射為主要

2、研究手段，系統(tǒng)地研究了兩類不同的DHBC自組裝體系：聚乙二醇-b-聚(N-異丙基丙烯酰胺)(poly(ethyleneglycol)-b-poly(N-isopropylacrylamide)，PEG-b-PNIPAM)水溶液和聚乙二醇-b-聚(4-乙烯基吡啶陽(yáng)離子)(poly(ethyleneglycol)-blockpoly(4-yinylpyridinium)，PEG-b-P(4-VPH+))的硫酸(H2SO4)水溶液，它們均具有

3、溫度響應(yīng)性，但響應(yīng)的方式和機(jī)理截然不同，而且形成的膠束也具有不同的性質(zhì)。 PEG-b-PNIPAM水溶液是一個(gè)非常典型的溫度響應(yīng)自組裝體系。我們發(fā)現(xiàn)升溫速度和聚合物濃度對(duì)PEG-b-PNIPAM的溫度響應(yīng)自組裝過(guò)程以及最終形成膠束的形態(tài)特征有顯著的影響：緩慢升溫或者較低的聚合物濃度，自組裝過(guò)程相對(duì)較慢，最終形成尺寸較大且分布較寬、重均摩爾質(zhì)量很大但密度較小結(jié)構(gòu)相對(duì)松散的組合膠束或膠束簇；快速升溫并且較高聚合物濃度下，自組裝過(guò)程加

4、速，最終形成尺寸較小且分布很窄、結(jié)構(gòu)相對(duì)緊密的典型的球形膠束。 PEG-b-P(4-VPH+)/SO42-水溶液是一個(gè)典型的聚電解質(zhì)自組裝體系。我們首先研究了SO42-誘導(dǎo)PEG-b-P(4-VPH+)自組裝的過(guò)程及最終形成膠束的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)SO42-與P(4-VPH+)之間的靜電交聯(lián)作用，體系可以形成以SO42-/p(4-VPH+)離子復(fù)合物為核，PEG為殼的雜化膠束，而且SO42-濃度越高，形成的膠束結(jié)構(gòu)越致密。當(dāng)然，最重

5、要的是PEG-b-P(4-VPH+)/SO42-雜化膠束具有溫度響應(yīng)性，通過(guò)升高溫度，膠束可以被完全解離成為單鏈，而且這是一個(gè)熱力學(xué)可逆的過(guò)程，溫度降低后，膠束重新形成。上述過(guò)程的實(shí)質(zhì)是體系存在的熱力學(xué)可逆平衡的移動(dòng)的過(guò)程，主要受P(4-VPH+)與SO42-之間靜電能和體系的熵能控制，因此在其他條件不變的情況下，平衡的位置只受溫度控制，溫度決定了PEG-b-P(4-VPH+)/SO42-雜化膠束形成或被解離。 在以上研究的基礎(chǔ)

6、上，我們進(jìn)行了兩個(gè)拓展性的研究工作： 第一，結(jié)合上述兩個(gè)體系的特點(diǎn)，構(gòu)建了一個(gè)新的溫度響應(yīng)自組裝體系：PEG-b-P(4-VPH+)-b-PNIPAM/SO42-水溶液。該體系形成的雜化膠束可以通過(guò)調(diào)節(jié)溫度實(shí)現(xiàn)離子性核與非極性核的轉(zhuǎn)換，低溫下形成含有P(4-VPH+)/SO42-離子性核的膠束，而高溫下轉(zhuǎn)換成為含有PNIPAM非極性核的膠束。 第二，直接混合PEG-b-PNIPAM和PEG-b-P(4-VPH+)/SO4