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RAFT聚合在高分子自组装聚集体制备中的应用研究

作　者: 丁宗雷
导　师: 何卫东
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: RAFT聚合聚合诱导自组装两性聚电解质胶束 yolk/shell 纳米线
分类号: O631.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

可逆-加成-裂解链转移(RAFT)聚合受是应用最广泛的一种可控/活性自由基聚合方法。它为合成各种特殊结构的聚合物,如接枝、嵌段、星形、梳形、环形和超支化等结构,提供了一种便利的技术手段,也为合成各种具有光、电、磁等功能性高分子材料提供了有力的合成平台。本论文探讨了RAFT聚合在高分子自组装聚集体制备方面的运用,通过RAFT聚合、并结合其它化学方法制备出壳交联两性聚电解质胶束;采用聚合诱导自组装方法在RAFT聚合体系中直接制备出yolk/shell和纳米线等高分子自组装聚集体,具体研究内容及结果如下。1.以S-十二烷基-S′-(α,α′-二甲基-α′′-乙酸)三硫代碳酸酯(DMP)为初始链转移剂,通过RAFT聚合的方法,合成出结构可控的嵌段-梳形共聚物聚丙烯酸叔丁酯-b-聚(聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯-co-甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯)(PtBA-b-P(PEGMEMA-co-DMAEMA) )。在THF和水的混合溶剂中,嵌段-梳形共聚物PtBA-b-P(PEGMEMA-co-DMAEMA)自组装成核-壳型的球形胶束,PtBA链段组成核,PDMAEMA链段组成壳,短支链PEG组成冠。使用二碘化物交联剂成功地将PDMAEMA壳层交联,并使之季铵化;核链段PtBA可被三氟乙酸选择性的水解,最终得到了壳层带正电荷、内核带负电荷的两性聚电解质壳交联胶束。在整个制备过程中,胶束的化学结构、胶束的物理形态和表面带电荷的情况都得到了表征。2.通过RAFT聚合的聚合诱导自组装(PISR)方法,选用合适链长的聚丙烯酸大分子链转移剂PAA-DMP,通过调节链转移剂和引发剂的比值(PAA-DMP/AIBN),得到结构均一的yolk/shell和纳米线结构的聚集体,这对实际应用有重要的参考价值。当PAA-DMP较长时,随着PAA-DMP/AIBN比值的增大,聚集体的形貌从复杂到简单而变化,即按照yolk/shell结构、囊泡、纳米线、蠕虫状胶束、球形胶束的顺序逐步变化,但结构都比较稳定。当PAA-DMP较短时,聚集体的形貌有相似的变化,但聚集体的结构不稳定。可见,PAA-DMP的链长对聚集体形貌的影响很大。PAA-DMP链越长,其稳定作用越强,聚集体形貌越规整。另外,向体系中加入小分子链转移剂DMP,改变PAA-DMP/DMP的比值,也会使聚集体的结构发生类似的变化。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-40
  1.1 可控/活性自由基聚合概要  9-13
    1.1.1 Iniferter 自由基聚合  10
    1.1.2 稳定自由基活性聚合(SFRP)  10-11
    1.1.3 原子转移自由基聚合（ATRP）  11-13
  1.2 可逆加成-裂解-链转移自由基聚合  13-18
    1.2.1 RAFT 聚合方法概述  13-16
    1.2.2 RAFT 聚合的反应条件  16-18
      1.2.2.1 引发剂  16
      1.2.2.2 溶剂  16
      1.2.2.3 温度  16
      1.2.2.4 链转移剂  16-18
  1.3 聚合物胶束  18-21
    1.3.1 高分子胶束分类  18-21
      1.3.1.1 无交联胶束  18-19
      1.3.1.2 核交联胶束  19-20
      1.3.1.3 壳交联胶束  20-21
  1.4 聚合诱导自组装反应  21-27
    1.4.1 制备高分子纳米材料的传统方法  21-23
    1.4.2 聚合诱导自组装理论  23-25
    1.4.3 PS-b-PAA 嵌段聚合物的自组装  25-27
  1.5 论文的设计思想  27-29
  参考文献  29-40
第二章新型嵌段梳型聚合物壳交联两性聚电解质胶束  40-51
  2.1 前言  40-41
  2.2 实验部分  41-42
    2.2.1 试剂及其纯化  41
    2.2.2 大分子链转移剂PtBA-DMP 的合成  41
    2.2.3 嵌段梳型共聚物PtBA-b-P(PEGMEMA-co-DMAEMA)的合成  41
    2.2.4 两性聚电解质SCK 胶束的制备  41-42
    2.2.5 测试方法  42
  2.3 结果与讨论  42-49
    2.3.1 嵌段梳型聚合物PtBA-b-P(PEGMEMA-co-DMAEMA)的合成  43-45
    2.3.2 壳交联两性聚电解质胶束的制备及结构表征  45-47
    2.3.3 壳交联两性聚电解质胶束在水溶液中的性质研究  47-49
  2.4 小结  49
  参考文献  49-51
第三章利用 RAFT聚合诱导自组装制备 yolk/shell 和纳米线结构的PAA-PS 纳米材料  51-66
  3.1 前言  51-52
  3.2 实验部分  52-53
    3.2.1 实验材料  52
    3.2.2 大分子链转移剂聚丙烯酸（PAA-DMP）的合成  52-53
    3.2.3 以PAA-DMP 为大分子链转移剂的St 的RAFT 分散聚合  53
    3.2.4 仪器与表征  53
  3.3 结果与讨论  53-63
    3.3.1 yolk/shell 纳米颗粒的制备  55-57
    3.3.2 纳米线的制备  57-58
    3.3.3 PAA 链长对聚集体形态的影响  58-61
    3.3.4 PAA-DMP/DMP 的比值对聚集体形态的影响  61-63
  3.4 小结  63
  参考文献  63-66
第四章结论  66-67
致谢  67-68
在读期间发表的学术论文  68

RAFT聚合在高分子自组装聚集体制备中的应用研究

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