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新型两亲性氟碳—碳氢杂化的无规共聚物的合成表征及自组装研究

作　者: 孙桂香
导　师: 倪沛红
学　校: 苏州大学
专　业: 应用化学
关键词: 自由基共聚 自组装 竞聚率 两亲性无规聚合物 含氟聚合物 阳离子型聚合物 甲基丙烯酸-2-(二甲氨基)乙酯 甲基丙烯酸十二氟庚酯 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 甲基丙烯酸十八烷酯 丙烯酸乙酯 pH响应性微凝胶
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本论文研究内容包含三个部分:第一部分,合成一系列阳离子型两亲性无规聚合物,测定共聚体系的竞聚率,研究共聚物水溶液的性质和在水相及乙醇-水混合溶剂中的自组装行为;第二部分,合成一系列具有pH和温度响应性的含氟两亲性无规共聚物,研究共聚物水溶液的性质和不同pH条件下在水溶液中的自组装行为;第三部分,研究pH响应性阳离子型微凝胶的制备及性质研究。第一部分:阳离子型两亲性无规共聚物的合成、表征、竞聚率测定及自组装研究以偶氮类引发剂AIBN（偶氮二异丁腈）为引发剂,正十二硫醇为链转移剂,无水乙醇为溶剂,采用普通自由基溶液共聚的方法对亲水性单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（MADQUAT）和疏水性单体甲基丙烯酸十八烷酯（SMA）进行溶液共聚,并利用FT-IR,1H NMR和MALDI-TOF MS对产物的结构和组成进行表征,结果表明此两亲性阳离子型共聚物已成功合成。采用核磁共振测定共聚物的组成,用F-R方法计算出rMADQUAT=0.83,rSMA=0.25。利用表面张力法和接触角法测定共聚物在水溶液中的表面活性,结果表明,该阳离子型两亲性共聚物具有良好的表面活性。共聚物在水溶液中的临界聚集浓度（cac）通过表面张力法、荧光探针法、电导率法的测定而获得。将此两亲性阳离子型无规共聚物置于于水或乙醇/水的混合溶剂中进行自组装,利用透射电镜（TEM）和动态激光光散射对共聚物的自组装行为进行研究,实验结果显示该无规共聚物在水相或乙醇/水混合溶液中都能形成良好的自组装。第二部分:具有pH和温度响应性的两亲性含氟无规共聚物的合成和自组装研究通过常规自由基溶液共聚的方法,合成了一系列具有pH/温度响应性的两亲性含氟无规共聚物（PDMAEMA-co-PDFMA）。亲水性单体为甲基丙烯酸-2-（二甲氨基）乙酯（DMAEMA）,疏水性单体为甲基丙烯酸十二氟酯（DFMA）。通过核磁共振(1H NMR、19F NMR)、红外光谱（FT-IR）、凝胶渗透色谱（GPC）等对含氟共聚物的结构、分子量及分子量分布进行表征。共聚物的热性质通过热重分析（TGA）进行研究,结果表明此共聚物具有良好的热稳定性。对含氟共聚物的水溶液进行表面张力和接触角测试,结果表明,此两亲性含氟无规共聚物具有很高的表面活性,能显著降低水的表面张力。共聚物的pH/温度响应性通过表面张力测定、电导率测定、稳态荧光法、浊点测定进行研究,结果显示此含氟共聚物具有明显的pH/温度响应。共聚物在水溶液中的临界聚集浓度（cac）随着疏水性单体（DFMA）片段的增加而变小。通过透射电镜（TEM）、1H NMR谱图对共聚物在不同pH水溶液中自组装行为进行表征。结果显示,共聚物PDMAEMA-co-PDFMA在水溶液中可以自组装成各种形态的聚集体。第三部分:pH响应性阳离子型微凝胶的制各及性质研究以甲基丙烯酸-（N,N-二甲氨基）乙酯（DMAEMA）和丙烯酸乙酯（EA）为共聚单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）为交联剂,采用半连续乳液聚合法,制备了具有pH响应性的阳离子型微凝胶,并研究不同聚合条件对所合成的微凝胶性质的影响。通过透射电子显微镜（TEM）、激光粒度分析仪和流变仪对微凝胶进行一系列表征。研究了介质pH值对微凝胶的形态、平均粒径、zeta电位、溶液浊度（透光率）的影响,以及不同浓度氯化钠溶液对微凝胶分散体系稳定性的影响。结果表明,该阳离子型微凝胶体系具有良好的pH响应性,在pH 7左右发生相转变。此外,研究表明不同浓度氯化钠溶液对微凝胶的稳定性有一定影响,临界絮凝浓度约为1.3 mol·L-1。

全文目录


中文摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章 前言  11-29
  1.1 论文研究工作的意义  11-12
  1.2 文献综述  12-27
    1.2.1 自组装  12-18
      1.2.1.1 自组装概述  12-16
        1.2.1.1.1 自组装应用  12-13
        1.2.1.1.2 各种各样的自组装形态  13-14
        1.2.1.1.3 聚合物自组装的影响因素  14-16
      1.2.1.2 两亲性无规共聚物自组装  16-18
    1.2.2 竞聚率  18-21
      1.2.2.1 竞聚率的测试手段和计算方法  18-21
    1.2.3 微凝胶  21-27
      1.2.3.1 微凝胶概述  21-23
      1.2.3.2 微凝胶应用  23-26
      1.2.3.3 乳液聚合法合成微凝胶  26-27
  1.3 本论文研究内容  27-29
第二章 阳离子型两亲性无规共聚物的合成、表征、竞聚率测定及自组装研究  29-48
  2.1 阳离子型两亲性无规共聚物的制备  29-32
    2.1.1 原料与试剂  29
    2.1.2 测试与表征  29-31
    2.1.3 阳离子型两亲性无规共聚物的制备步骤  31-32
    2.1.4 聚合反应方程式  32
  2.2 结果与讨论  32-47
    2.2.1 阳离子型两亲性无规共聚物的表征  32-37
      2.2.1.1 红外表征  32-33
      2.2.1.2 核磁共振~1H NMR表征  33-35
      2.2.1.3 共聚物分子量表征  35-36
      2.2.1.4 共聚物热性质表征  36-37
    2.2.2 单体竞聚率的测定  37-39
    2.2.3 阳离子型两亲性无规共聚物水溶液性质研究  39-42
      2.2.3.1 共聚物在水溶液中临界聚集浓度(cac)的测定  39-41
        2.2.3.1.1 表面张力测定  39-40
        2.2.3.1.2 电导率测定法  40
        2.2.3.1.2 稳态荧光探针法  40-41
      2.2.3.2 共聚物在水溶液中表面活性的研究  41-42
    2.2.4 阳离子型两亲性无规共聚物自组装行为研究  42-47
  2.3 结论  47-48
第三章 具有pH/温度响应性的两亲性含氟无规共聚物的合成和自组装研究  48-71
  3.1 具有pH/温度响应性的两亲性含氟无规共聚物的合成  48-51
    3.1.1 原料与试剂  48
    3.1.2 测试与表征  48-50
    3.1.3 两亲性含氟无规共聚物的合成步骤  50-51
  3.2 结果与讨论  51-70
    3.2.1 两亲性含氟无规共聚物的表征  51-56
      3.2.1.1 红外表征  51-52
      3.2.1.2 ~1H NMR表征  52-55
      3.2.1.3 ~(19)F NMR表征  55
      3.2.1.4 凝胶渗透色谱(GPC)分析  55-56
    3.2.2 两亲性含氟无规共聚物水溶液性质研究  56-64
      3.2.2.1 表面张力测定  57-58
      3.2.2.2 接触角测定  58-59
      3.2.2.3 电导率测定  59-61
      3.2.2.4 稳态荧光探针法  61-62
      3.2.2.5 浊点测定法  62-64
    3.2.3 两亲性含氟无规共聚物在不同pH水溶液中的自组装  64-70
  3.3 结论  70-71
第四章 pH响应性阳离子型微凝胶的制备及性质研究  71-87
  4.1 pH响应性微凝胶的制备  71-74
    4.1.1 原料与试剂  71
    4.1.2 测试与表征  71-72
    4.1.3 pH响应性阳离子型微凝胶的合成步骤  72-74
  4.2 结果与讨论  74-85
    4.2.1 聚合条件对微凝胶合成的影响  74-81
      4.2.1.1 细乳液聚合法  75-77
      4.2.1.2 乳液聚合法  77-81
    4.2.2 微凝胶性能的表征  81-85
      4.2.2.1 微凝胶pH响应性示意图  81
      4.2.2.2 pH对微凝胶形态的影响  81-82
      4.2.2.3 pH对微凝胶粒径的影响  82-83
      4.2.2.4 pH对微凝胶zeta电位的影响  83-84
      4.2.2.5 pH对微凝胶溶液透光率的影响  84-85
      4.2.2.6 pH对微凝胶分散液稳定性的影响  85
  4.3 结论  85-87
第五章 结论  87-89
参考文献  89-96
攻读学位期间发表的文章  96-97
致谢  97

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的化学性质
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