学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于SI-ATRP的无机表面聚合物刷的构筑及敏感性研究

作　者: 周晚珠
导　师: 叶红齐
学　校: 中南大学
专　业: 化学工程
关键词: 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯原子转移自由基聚合聚合物刷溶胀度吸附
分类号: TQ317
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 19次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

聚合物刷是将高密度聚合物接枝于基底表面而形成的一种特殊高分子材料,在光学元件、智能材料和生物医药等领域有重要应用前景。本文通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP),分别在二氧化硅颗粒(Si02)和硅晶片(Si)表面构筑聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)聚合物刷。首先在二氧化硅颗粒表面接枝PMMA,成功构筑了PMMA-g-SiO2聚合物刷,结果表明PMMA接枝于Si02表面后其热稳定性提高,聚合物的分子量可由引发剂控制并随着引发剂增大而降低。对于硅晶片上PMMA聚合物刷的构筑,考察了CuBr/PMDETA和CuCl/HMTETA催化体系对PMMA-g-Si的影响,结果表明CuCl/HMTETA更适于聚合物刷上PMMA链的“活性”聚合,而CuBr/PMDETA则更利于引发剂浓度对聚合物刷厚度的线性控制。另外,采用同样的技术路线,制备了PDMAEMA-g-SiO2和PDMAEMA-g-Si聚合物刷,并研究其pH/温度敏感性。其中,在溶液pH值小于聚合物离解常数时,游离PDMAEMA链呈舒展构象；反之聚合物链收缩,并有一个相应的低临界溶解温度(LCST),且LCST随pH升高而降低；PDMAEMA及PDMAEMA-g-SiO2在水中的平衡溶胀度均随pH值增大及温度升高而降低。相对于原始Si02颗粒,PDMAEMA-g-SiO2复合颗粒对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附作用明显提高,pH=3时最大吸附量为52.4mg/g,且随pH增大,PDMAEMA-g-SiO2的饱和吸附量依次降低。在硅晶片上接枝PDMAEMA所得PDMAEMA-g-Si聚合物刷,其厚度受引发剂浓度控制,且其在酸性溶液中亲水,而在中性或碱性中表现出较强的疏水性能,具有一定的pH敏感性。图49幅,表8个,参考文献84篇

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-25
  1.1 聚合物刷概述与应用  9-12
    1.1.1 聚合物刷的应用  10
    1.1.2 聚合物刷的分类  10-12
  1.2 聚合物刷的制备技术  12-20
    1.2.1 传统自由基聚合法  14
    1.2.2 可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)法  14-15
    1.2.3 氮氧稳定自由基聚合(NMP)法  15-16
    1.2.4 原子转移自由基聚合(ATRP)法  16-20
  1.3 刺激响应性聚合物  20-22
    1.3.1 温度敏感性聚合物  20-21
    1.3.2 pH敏感性聚合物  21
    1.3.3 光敏感性聚合物  21-22
  1.4 刺激响应性聚合物刷  22-23
  1.5 论文选题背景与研究内容  23-25
    1.5.1 选题背景  23-24
    1.5.2 研究内容  24-25
2 PMMA聚合物刷的构筑及表征  25-40
  2.1 实验主要试剂及设备  25-26
    2.1.1 实验主要试剂  25-26
    2.1.2 实验主要仪器及设备  26
  2.2 实验过程及表征  26-29
    2.2.1 实验过程  26-27
    2.2.2 实验表征与测试  27-29
  2.3 PMMA-g-SiO2聚合物刷的结果与讨论  29-34
    2.3.1 FTIR分析  29
    2.3.2 NMR分析  29-30
    2.3.3 TGA分析  30-31
    2.3.4 TEM分析  31
    2.3.5 XPS分析  31-33
    2.3.6 GPC分析  33-34
  2.4 PMMA-g-Si聚合物刷的结果与讨论  34-39
    2.4.1 EDS分析  34
    2.4.2 AFM分析  34-35
    2.4.3 接触角分析  35
    2.4.4 GPC分析  35-37
    2.4.5 催化体系对PMMA-g-Si聚合物刷的厚度控制  37-39
  2.5 本章小结  39-40
3 PDMAEMA聚合物刷的构筑及敏感性研究  40-56
  3.1 实验原料及设备  40-41
    3.1.1 实验原料  40-41
    3.1.2 实验主要仪器及设备  41
  3.2 实验过程及表征  41-42
    3.2.1 实验过程  41-42
    3.2.2 实验表征与测试  42
  3.3 游离PDMAEMA的结果与讨论  42-48
    3.3.1 FTIR和NMR分析  42-43
    3.3.2 pH/温度敏感性行为分析  43-46
    3.3.3 溶胀度及其敏感性行为分析  46-48
  3.4 PDMAEMA-g-SiO2聚合物刷的结果与讨论  48-53
    3.4.1 FTIR和TGA分析  48-49
    3.4.2 XPS分析  49-50
    3.4.3 溶胀度及其敏感性行为分析  50-51
    3.4.4 Cr(Ⅵ)吸附及其敏感性行为分析  51-53
  3.5 PDMAEMA-g-Si聚合物刷的结果与讨论  53-55
    3.5.1 AFM分析  53-54
    3.5.2 厚度分析  54
    3.5.3 接触角分析  54-55
  3.6 本章小结  55-56
4 结论和展望  56-58
  4.1 结论  56-57
  4.2 展望  57-58
参考文献  58-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-66
致谢  66

基于SI-ATRP的无机表面聚合物刷的构筑及敏感性研究

内容摘要

全文目录

相似论文