新型PNBMI-b-PS-b-PI三嵌段共聚物的合成及其自组装研究

论文摘要

本文采用RAFT聚合反应合成了聚N-丁基马来酰亚胺-b-聚苯乙烯-b-聚异戊二烯（PNBMI-b-PS-b-PI）三嵌段共聚物,并对三嵌段共聚物在甲苯和环己烷混合溶剂中的自组行为进行了研究。由于胶束壳层PI链段中含有可交联的双键官能团,因此以1,4-丁二硫醇为交联剂,通过紫外光辐照下“Thiol-ene”反应使胶束壳交联。主要研究工作包括以下几个方面:三嵌段共聚物的合成。本文以S-乙基-S′-（2,2′-二甲基-2-乙酸基）三硫代碳酸酯（EMP）为链转移剂,偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂,对单体N-丁基马来酰亚胺（NBMI）的RAFT聚合反应动力学进行了研究。研究发现分子量与转化率呈线性关系,聚合反应呈假一级动力学特征。为了进一步证明聚合物的活性特征,本文以PNBMI为大分子链转移剂,以苯乙烯为第二单体进行扩连反应,合成了二嵌段共聚物PNBMI-b-PS。在此基础上,采用二嵌段共聚物PNBMI-b-PS为大分子链转移剂,偶氮二异丙苯（DCP）为引发剂,异戊二烯为第三单体,在115oC下进行RAFT聚合合成了不同嵌段长度的PNBMI-b-PS-b-PI三嵌段共聚物。嵌段共聚物的自组装行为研究。本文将三嵌段共聚物PNBMI-b-PS-b-PI在甲苯/环己烷的混合溶剂中进行自组装,1H NMR结果表明组装后PNBMI嵌段上的特征吸收峰明显消失,而PS和PI嵌段上的吸收峰仍然可见,这说明三嵌段共聚物在甲苯/环己烷混合溶剂中自组装形成以PNBMI为核、PS为内壳和PI为外壳的胶束。动态光散射（DLS）结果表明胶束粒径分布为单分布且分布较窄,流体力学直径约为30 nm。然后利用DLS系统地研究了溶剂配比及聚合物浓度对胶束粒径及其分布的影响。聚合物浓度变化对胶束粒径及其分布影响不大,而溶剂配比对胶束粒径及其分布的影响较大。胶束壳交联。以1,4-丁二硫醇为交联剂,安息香二甲醚（DMPA）为光引发剂,在紫外光辐照下通过“Thiol-ene”反应对胶束进行壳交联。DLS、1H NMR、透射电子显微镜（TEM）对壳交联胶束进行了表征。1H NMR结果显示胶束壳层PI链段上侧基双键特征吸收峰明显消失,说明在紫外光照射下发生了“Thiol-ene”反应。DLS和TEM结果表明壳交联胶束的粒径约为23 nm,且壳交联胶束能稳定存在于良溶剂中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 嵌段共聚物的合成
• 1.2.1 活性阴离子聚合
• 1.2.2 活性阳离子聚合
• 1.2.3 活性自由基聚合
• 1.3 Click Chemistry
• 1.4 嵌段共聚物的自组装
• 1.4.1 两亲性嵌段共聚物的自组装
• 1.4.2 全亲水性嵌段共聚物的自组装
• 1.4.3 双疏水性嵌段共聚物的自组装
• 1.5 嵌段共聚物胶束结构的固定
• 1.6 N-取代基马来酰亚胺聚合物的研究进展
• 1.7 本论文研究目的、内容和意义
• 参考文献
• 第2章 RAFT 聚合合成三嵌段共聚物
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 链转移剂（EMP）的合成
• 2.2.2 N-丁基马来酰亚胺（NBMI）单体的合成
• 2.2.3 N-丁基马来酰亚胺单体的RAFT 聚合
• 2.2.4 RAFT 聚合合成聚苯乙烯（PS）
• 2.2.5 PS-b-PNBMI 二嵌段共聚物的合成
• 2.2.6 PNBMI-b-PS 二嵌段共聚物的合成
• 2.2.7 PNBMI-b-PI 二嵌段共聚物的合成
• 2.2.8 PNBMI-b-PS-b-PI 三嵌段共聚物的合成
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 N-丁基马来酰亚胺的RAFT 聚合反应研究
• 2.3.2 PS-b-PNBMI 二嵌段共聚物的合成
• 2.3.3 PNBMI-b-PS 二嵌段共聚物的合成与表征
• 2.3.4 PNBMI-b-PI 二嵌段共聚物的合成与表征
• 2.3.5 PNBMI-b-PS-b-PI 三嵌段共聚物的合成与表征
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第3章 三嵌段共聚物的自组装及其壳交联研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 三嵌段共聚物PNBMI-b-PS-b-PI 的自组装
• 3.2.2 交联剂1,4-丁二硫醇的合成
• 3.2.3 胶束的壳交联
• 3.3 结果与讨论
• 41-b-PS₃₁-b-PI₆₅的自组装研究'>3.3.1 PNBMI₄₁-b-PS₃₁-b-PI₆₅的自组装研究
• 41-b-PS₃₁-b-PI₆₅自组装的影响'>3.3.2 溶剂配比对PNBMI₄₁-b-PS₃₁-b-PI₆₅自组装的影响
• 41-b-PS₃₁-b-PI₆₅自组装的影响'>3.3.3 聚合物浓度对PNBMI₄₁-b-PS₃₁-b-PI₆₅自组装的影响
• 3.3.4 交联剂1,4-丁二硫醇的合成与表征
• 3.3.5 壳交联胶束的合成与表征
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 总结与展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 附录
• 附录一 试剂药品及其纯化方法
• 附录二 测试仪器与及测试条件