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肟基光致异构调控的水溶性高分子热响应行为

作　者: 吴芬
导　师: 蔡远利
学　校: 湘潭大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 肟基衍生高分子热响应行为光致异构氢键作用模式
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

光调控水溶性温敏高分子广泛应用于生物医药和智能传感等领域,是响应性高分子领域的研究热点。通过光化学反应,可有效调控水溶性温敏高分子相转变过程中水分子和聚合物分子之间以及聚合物分子链间相互作用,进而调控其热响应行为。本论文在系统文献调研的基础上,从有机肟化合物的巨大熔点差异寻求启示,探索了水溶性高分子光控热响应行为的新途径。本论文通过可见光活化室温RAFT聚合,制备了聚合度相近、组成不同的P(FPHPMA-ran-PEGMA)前驱体。通过前驱体中的醛基与羟胺反应,合成了相应的肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)。研究结果表明,聚合物的侧基由醛基变为肟基时,聚合物水溶液的浊点和临界胶束温度降低,聚集体的粒径显著减小,并具有组成依赖性。肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)的肟基能发生光致异构,反应速度随PEGMA含量的增加而减慢。当高分子肟基由E-式变为Z-式时,聚合物热响应浊点基本不变,但临界致密胶束温度略有升高,粒径随着E-式异构体的含量的减少而增大。当HHMPPMA和PEGMA的含量约为2：1时,聚合物在低温就已经形成相对稳定的聚集体,随着温度的升高,其粒径没有明显变化。变温1H NMR和光散射结果表明,不同异构程度的聚合物均在水合化状态下发生相转变。进一步升温到临界致密胶束温度以上20℃,含有90%E-式异构体的聚合物无明显热滞后效应,而含有24%E-式异构体的聚合物则表现出明显的热滞后效应。结合小分子氢键作用模式特征推断,E-式肟基的结构单元间以内敛氢键作用模式占主导,Z-式肟基的结构单元间以外延的氢键作用模式占主导。由此,通过高分子肟基的光致异构,可有效调控水溶性高分子的热响应行为。本论文为光调控水溶性温敏高分子的热响应行为提供了新思路。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-18
  1.1 温敏型水溶性高分子及其研究现状  8-11
    1.1.1 聚丙烯酰胺类温敏型水溶性高分子  8-9
    1.1.2 聚乙烯基乙二醇类温敏型水溶性高分子  9-10
    1.1.3 聚乙烯基吡咯烷酮类温敏型水溶性高分子  10-11
  1.2 高分子在受热过程中发生相转变的本质及其影响因素  11-13
    1.2.1 高分子在受热过程中发生相转变的本质  11-13
    1.2.2 影响聚合物热响应行为的因素  13
  1.3 光、温度双重响应的水溶性高分子的发展  13-16
  1.4 肟的光化学反应及其分子间的相互作用  16
  1.5 本论文的研究目的、内容和意义  16-18
第二章肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)的合成  18-25
  2.1 引言  18
  2.2 实验部分  18-21
    2.2.1 试剂及材料  18-19
    2.2.2 P(FPHPMA-ran-PEGMA)前驱体的合成  19-20
    2.2.3 肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)的合成  20
    2.2.4 主要测试方法  20-21
  2.3 结果与讨论  21-24
    2.3.1 P(FPHPMA-ran-PEGMA)前驱体的合成与表征  21-22
    2.3.2 肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)的合成与表征  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)的热响应行为  25-32
  3.1 引言  25
  3.2 实验部分  25-26
    3.2.1 试剂及材料  25
    3.2.2 肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)的热稳定性研究  25-26
    3.2.3 聚合物水溶液的制备  26
    3.2.4 主要测试方法  26
  3.3 结果与讨论  26-31
    3.3.1 肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)的热稳定性研究  26-27
    3.3.2 肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)的热响应行为研究  27-30
    3.3.3 肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)热响应行为的组成依赖性研究  30-31
  3.4 本章小结  31-32
第四章肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)光致异构  32-38
  4.1 引言  32
  4.2 实验部分  32-33
    4.2.1 试剂及材料  32
    4.2.2 对甲氧基苯甲醛肟的合成及其光化学反应行为  32
    4.2.3 肟基衍生PHHMPPMA的合成  32-33
    4.2.4 聚合物中肟基的光化学反应行为  33
    4.2.5 肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)异构产物的热稳定性研究  33
    4.2.6 主要测试方法  33
  4.3 结果与讨论  33-37
    4.3.1 对甲氧基苯甲醛肟的光化学反应及产物的热稳定性研究  33-34
    4.3.2 均聚物PHHMPPMA的合成  34-35
    4.3.3 肟基衍生聚合物光化学反应过程研究  35-36
    4.3.4 肟基衍生P(HHMPPMA-ran-PEGMA)异构产物的热稳定性研究  36-37
  4.4 本章小结  37-38
第五章不同异构程度肟基衍生聚合物的热响应行为  38-46
  5.1 引言  38
  5.2 实验部分  38
    5.2.1 试剂及材料  38
    5.2.2 主要测试方法  38
  5.3 结果与讨论  38-45
    5.3.1 不同异构程度P(HHMPPMA-ran-PEGMA)热响应行为  38-40
    5.3.2 不同异构程度P(HHMPPMA-ran-PEGMA)热响应溶剂同位素效应  40-41
    5.3.3 不同异构程度P(HHMPPMA-ran-PEGMA)相转变水合化状态研究  41-42
    5.3.4 不同异构程度P(HHMPPMA-ran-PEGMA)热滞后效应研究  42-45
  5.4 本章小结  45-46
总结  46-48
参考文献  48-53
致谢  53-54
附录A(攻读硕士学位期间发表论文目录)  54

肟基光致异构调控的水溶性高分子热响应行为

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