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芘标识二嵌段聚电解质的合成及其电场诱导取向行为研究

作　者: 唐旺
导　师: 易捷
学　校: 湘潭大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 嵌段聚电解质原子转移自由基聚合取向电场荧光标识
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

嵌段聚电解质是合成嵌段共聚物中的重要一员。嵌段聚电解质在稀溶液中，随着嵌段共聚物组成、溶液的pH值、聚合物浓度、温度、外加盐浓度等因素的变化其构象和自组装行为也发生变化，在溶液中自组装行为的变化在药物传送、水的净化、石油开采等有着潜在的应用价值。聚电解质溶液处于电场环境中，溶液中的带电荷的离子和聚电解质在电场作用下移动，聚电解质与溶液中带相反电荷的离子之间产生的静电耦作用力很弱，在一定的电场强度下聚电解质分子链会沿着电场方向取向，从而形成沿着电场方向形成伸展的分子链构象。嵌段聚电解质由于包含了带电荷的嵌段，所以嵌段聚电解质既有嵌段共聚物的特征又有聚电解质的特征，带电荷的嵌段聚电解质分子链在电场诱导下能够沿着电场方向伸展取向。虽然电场诱导有机小分子有报道，但是对在电场诱导下的嵌段聚电解质在溶液中的构象的研究还是个问题。为了真实地从分子水平上反馈高分子链的变化，采用荧光标识物芘来研究嵌段聚电解质分子链在水溶液中的构象变化。本工作将设计并用原子转移自由基（ATRP）的方法分别合成一种含有聚阳离子段和芘荧光标识的非离子段的二嵌段聚电解质。通过调节外加电场强度、溶液的pH值、聚合物浓度、温度、外加盐浓度的组成等条件来实现对芘标识的嵌段聚电解质在水溶液中的构象的调控。这项研究对电场诱导嵌段聚电解质沉积功能超分子薄膜具有重要意义。本论文具体内容如下：(1)设计并利用ATRP聚合方法成功合成出芘标识二嵌段聚电解质(Py-PHEMA-b-PDMAEMA)。并用1H NMR与GPC对其进行了表征，得出合成的Py-PHEMA-b-PDMAEMA具有准确的化学结构且分子量分布较窄。(2)电场诱导芘标识的二嵌段聚电解质Py-PHEMA-b-PDMAEMA分子链取向行为的研究。通过改变溶液的pH、盐浓度、溶液的黏度对嵌段聚弱电解质在电场下诱导取向的影响。实验结果表明，芘标识的二嵌段聚电解质Py-PHEMA-b-PDMAEMA分子链在电场作用下，从卷曲构象逐步倾向于沿着电场方向伸展的构象，pH值的降低以及适当的增加盐浓度有助于分子链在电场下诱导取向，但是溶剂黏度的升高，则不利于分子链在溶液中电场诱导取向。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-26
  1.1 嵌段聚电解质概述  9-10
  1.2 嵌段聚电解质的合成方法  10-18
    1.2.1 活性阴离子聚合（Living Anionic Polymerization）  10
    1.2.2 活性阳离子聚合（Living cationic Polymerization）  10-11
    1.2.3 基团转移聚合 (Group Transfer Polymerization)  11-12
    1.2.4 可控/“活性”自由基聚合  12-18
  1.3 嵌段聚电解质的应用研究  18-20
  1.4 嵌段聚电解质在溶液中分子链的构象研究进展  20-21
  1.5 荧光探针技术在聚合物分子链构象研究上的应用  21-23
  1.6 外界电场对溶液中聚合物分子链构象变化的研究进展  23-24
  1.7 本论文的选题与设计思路  24-26
第2章芘标识两嵌段聚弱电解质的设计合成及表征  26-34
  2.1 引言  26-27
  2.2 实验部分  27-30
    2.2.1 主要试剂及来源  27-28
    2.2.2 仪器与测试条件  28
    2.2.3 溴化亚铜（CuBr）的制备  28
    2.2.4 芘乙酸（1-pyreneacetic acid）的合成  28-29
    2.2.5 芘标识嵌段聚电解质(Py-PHEMA-b-PDMAEMA)的合成  29-30
  2.3 结果与讨论  30-34
第3章电场诱导二嵌段聚电解质分子链取向行为研究  34-48
  3.1 引言  34-35
  3.2 实验部分  35-36
    3.2.1 主要试剂及来源  35
    3.2.2 仪器与测试条件  35
    3.2.3 芘标识二嵌段聚电解质(Py-PHEMA-b-PDMAEMA)溶液的配制  35
    3.2.4 稀盐酸溶液的配制  35-36
    3.2.5 稀氯化钠溶液的配制  36
    3.2.6 不同黏度的混合溶剂的配制  36
  3.3 结果与讨论  36-47
    3.3.1 二嵌段聚电解质(Py-PHEMA-b-PDMAEMA)稀溶液中的荧光光谱  36-37
    3.3.2 二嵌段聚电解质浓度对电场诱导二嵌段聚电解质分子链取向行为的影响  37-39
    3.3.3 溶液 pH 值对电场诱导二嵌段聚电解质分子链取向行为的影响  39-42
    3.3.4 NaCl 浓度对电场诱导二嵌段聚电解质分子链取向行为的影响  42-44
    3.3.5 溶液粘度对电场诱导二嵌段聚电解质分子链取向行为的影响  44-47
  3.4 小结  47-48
总结与展望  48-49
参考文献  49-56
致谢  56-57
附录 A 个人简历、攻读硕士学位期间发表论文情况  57

芘标识二嵌段聚电解质的合成及其电场诱导取向行为研究

内容摘要

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