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偶氮吡啶聚合物囊泡的制备与光响应性质研究

作　者: 韩阔
导　师: 张其锦
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 偶氮聚合物囊泡光致膨胀光致融合交联
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

两亲性嵌段共聚物如同小分子表面活性剂一样在溶液中能够呈现出不同形态的聚集体,如球状、棒状、囊泡、复合胶束等。嵌段共聚物制备的囊泡在微反应器,靶向药物传递,对比增强成像和模拟生物膜等方面的潜在应用,聚合物囊泡引起了科学家们的广泛兴趣。而且通过引入不同的功能团制备环境响应的功能囊泡。最近,含偶氮苯生色团的两亲性共聚物受到人们广泛的关注。这是因为在光照下偶氮苯生色团的异构化将使偶氮聚合物的结构和性质发生改变,这种微观变化会导致宏观性质转变,比如光机械效应和三维空间的光力转化。我们利用可逆加成—断裂链转移(reversible addition-fragmentationtransfer,RAFT)聚合方法合成了亲水嵌段含量不同的系列两亲性偶氮苯嵌段共聚物,聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚偶氮丙烯酸酯(PNIPAM-b-PAzPy)。通过NMR、GPC、紫外—可见分光光度计等对上述偶氮苯嵌段共聚物进行了表征。而且利用了TEM,CLSM多种途径对制备的自组装囊泡结构进行了表征。接着,对所制备的两亲性偶氮苯嵌段共聚物在溶液中的自组装和光响应行为进行了研究。具体研究内容包括:1.利用RAFT聚合方法合成了PNIPAM-b-PAzPy。在水/四氢呋喃混合溶剂中,两亲性的PNIPAM-b-PAzPy自组装得到大的球形微米囊泡分散于溶剂中。利用光学显微镜观察,在365 nm和436 nm光交替激发下,偶氮苯囊泡会发生可逆的光致膨胀-收缩形变。而且通过调节紫外光的强度来调节偶氮苯囊泡光致膨胀的程度。通过UV-vis光谱的分析是光致异构化导致了可逆的形变。除此之外,在365 nm光照下,通过显微镜直接观察发现了临近的囊泡的融合现象。我们对偶氮苯囊泡的光致融合过程进行了实时观测,同时提出偶氮基团的异构化是囊泡融合的一个起因。2.在上面工作的基础上,我们进一步设计了以1,3-二溴丙烷为交联剂的偶氮苯囊泡,考察交联效应对囊泡光致膨胀行为的影响。通过红外等方法证明了1,3-二溴丙烷对聚合物交联反应的进行。而且成功的制备了交联的偶氮苯囊泡。在光响应实验中,发现交联囊泡的光致膨胀程度减小,而且交联程度越大,则光致膨胀的程度越小。UV-vis光谱的数据表明是交联作用限制了偶氮基团的光致异构化过程,从而限制了光致膨胀。除此之外,交联的作用也抑制了囊泡的融合行为,以致当交联度较大时,会发生部分融合的现象。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-29
  1.1 嵌段共聚物的自组装  10-19
    1.1.1 小分子表面活性剂  10-11
    1.1.2 两亲性嵌段共聚物在选择性溶剂中的组装  11-12
    1.1.3 聚合物囊泡  12-19
      1.1.3.1 囊泡曲率稳定的热力学  12-14
      1.1.3.2 囊泡尺寸变化的动力学  14
      1.1.3.3 囊泡尺寸的分散度影响  14
      1.1.3.4 共聚物囊泡的制备  14-16
      1.1.3.5 环境响应的囊泡  16-19
    1.1.4 交联的自组装体  19
  1.2 偶氮生色团的光致异构化  19-20
  1.3 光力转化的材料和进展  20-22
  1.4 本文的内容  22-23
  参考文献  23-29
第2章两亲性偶氮吡啶聚合物囊泡的光响应性质研究  29-57
  2.1 引言  29
  2.2 研究背景  29-34
    2.2.1 两亲性偶氮苯嵌段共聚物的合成  29-31
    2.2.2 光响应偶氮苯聚合物组装粒子  31-32
    2.2.3 聚合物囊泡的融合  32-34
  2.3 实验部分  34-37
    2.3.1 材料与试剂  34-35
    2.3.2 聚异丙基丙烯酰胺大分子链转移剂的合成  35
    2.3.3 PNIPAM-b-PAzPy两嵌段共聚物的合成  35-36
    2.3.4 PNIPAM-b-PAzPy自组装囊泡的制备  36
    2.3.5 制备共聚焦扫描显微镜的染色囊泡样品  36
    2.3.6 仪器与设备  36-37
  2.4 结果与讨论  37-50
    2.4.1 嵌段共聚物PNIPAM-b-PAzPy的合成  37-39
    2.4.2 PNIPAM-b-PAzPy在溶液中的自组装及表征  39-42
    2.4.3 偶氮吡啶囊泡的可逆光致膨胀-收缩  42-47
    2.4.4 偶氮吡啶囊泡的光致融合  47-50
  2.5 本章小结  50-52
  参考文献  52-57
第3章 1,3-二溴丙烷对两亲性偶氮吡啶聚合物囊泡的光响应性质的影响  57-76
  3.1 引言  57-58
  3.2 研究背景  58-61
    3.2.1 自组装体中的交联反应  58-60
    3.2.2 含偶氮基团的交联的体系  60-61
  3.3 实验部分  61-63
    3.3.1 材料与试剂  61-62
    3.3.2 1.3-二溴丙烷在THF/H_2O混合溶剂中的溶解性  62
    3.3.3 制备用1.3-二溴丙烷交联的偶氮吡啶囊泡  62-63
    3.3.4 仪器与设备  63
  3.4 结果与讨论  63-71
    3.4.1 1,3-二溴丙烷在囊泡体系中反应  63-67
    3.4.2 1,3-二溴丙烷的交联作用对偶氮吡啶囊泡的光致膨胀的影响  67-69
    3.4.3 1,3-二溴丙烷的交联作用对偶氮吡啶囊泡的光致融合的影响  69-71
  3.5 本章小结  71-73
  参考文献  73-76
致谢  76-77
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  77

偶氮吡啶聚合物囊泡的制备与光响应性质研究

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