论文题目: 具有共轭刚性AB型刚柔嵌段共聚物的合成、表征及其自组装研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料科学与工程
作者: 龙永福
导师: 谢凯
关键词: 刚柔嵌段共聚物,乙酰基氨基二苯甲酮,自组装,合成,聚苯基喹啉聚苯乙烯,聚苯基喹啉聚乙二醇,表征
文献来源: 国防科学技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 刚柔嵌段共聚物可以自组装形成丰富的有序微结构,因此,研究刚柔嵌段共聚物自组装对制备纳米/亚微米功能材料有着重要的意义。本文设计合成聚苯基喹啉-b-聚苯乙烯（PPQ-b-PS）和聚苯基喹啉-b-聚乙二醇（PPQ-b-PEG）两种不同的刚柔嵌段共聚物,考察不同的反应条件对各步反应的影响,并采用紫外-可见光谱、IR、1HNMR、XRD、热分析等多种测试手段对PPQ-b-PS和PPQ-b-PEG及其中间产物的结构和性能进行表征,同时对PPQ-b-PS和PPQ-b-PEG在选择性溶剂中自组装行为及机理进行了研究。以对硝基苯乙酮、乙二醇、苯乙腈、氢气、高氯酸为原料,用回流搅拌的方法合成出5-乙酰基-2-氨基二苯甲酮（ABP）。采用元素分析、紫外-可见光谱、IR和1HNMR等手段对ABP及中间体的结构进行表征。研究反应物配比、反应温度、反应时间、催化剂用量对各步反应的影响,得到最佳反应条件。首次将超声辐照引入合成ABP反应中,总的反应时间由原来的44h缩短到现在的32h,目标产物总收率由39.5%提高到69.6%。采用原子转移自由基方法（ATRP）合成分子量分布较窄（Mw/Mn=1.31.6）的端羧基苯乙烯,聚合的适宜条件为:聚合温度为110℃,反应物摩尔配比（苯乙烯:一氯乙酸:FeCl2·4H2O）为20:1:2,聚合时间7h。以端羧基苯乙烯为原料经酰胺化、逐步缩合反应合成出实际分子量和理论分子量相近的含有共轭刚性刚柔嵌段共聚物PPQ-b-PS,紫外-可见光谱、IR和1HNMR表征结果表明PPQ-b-PS以及其中间产物的结构是正确的,其聚合机理是一个不可逆的逐步缩合反应。各步反应条件:（1）酰胺化反应的最佳条件是:氯化锂/亚磷酸三苯酯为催化体系,反应温度120℃,反应时间24h;（2）最佳缩聚反应条件是m-Cresol/P2O5催化体系,反应温度140℃,反应时间48小时,氩气保护。这种合成PPQ-b-PS的方法原料易得,价格便宜。首次以聚乙二醇单甲醚（mPEG分子量2000）、丁二酸酐、4-氨基苯乙酮、5-乙酰基-2-氨基二苯甲酮为原料,经过多步反应,合成出实际分子量和理论分子量相近的未见文献报道的含有共轭刚性刚柔嵌段共聚物PPQ-b-PEG。且通过紫外-可见光谱、IR和1HNMR表征证明PPQ-b-PEG以及其中间产物的结构是正确的。各步的最佳聚合反应条件:（1）mPEG与丁二酸酐反应最佳条件:溶剂为甲苯,
论文目录:
摘要
ABSTRACT
图表目录
第一章 绪论
1.1 分子自组装概述
1.1.1 分子自组装的概念
1.1.2 影响自组装体系形成的因素
1.1.3 分子自组装体系的分类
1.2 嵌段共聚物自组装
1.2.1 嵌段共聚物概念
1.2.2 嵌段共聚物的合成方法
1.2.3 嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装
1.3 刚柔嵌段共聚物自组装研究现状
1.3.1 螺旋状刚性嵌段共聚物
1.3.2 类基因结构刚性嵌段共聚物
1.3.3 共轭刚性嵌段共聚物
1.4 嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装的应用
1.5 本文选题依据与研究内容
第二章 5-乙酰基-2-氨基二苯甲酮的合成
2.1 实验部分
2.1.1 主要试剂
2.1.2 合成路线
2.1.3 实验过程
2.1.4 中间体及产物表征
2.2 结果与讨论
2.2.1 5－乙酰基－2－氨基二苯甲酮（ABP）及中间体结构确定
2.2.2 反应条件对各步反应的影响
2.2.3 超声辐照对各步产物产率的影响
2.2.4 5－乙酰基－2－氨基二苯甲酮（ABP）合成的反应机理
2.3 结论
第三章 刚柔嵌段共聚物聚苯基喹林-b-聚苯乙烯的合成、表征、性质
3.1 实验部分
3.1.1 主要试剂
3.1.2 合成路线
3.1.3 实验过程
3.1.4 中间体及产物表征
3.2 结果与讨论
3.2.1 PPQ-b-PS及中间体结构确定
3.2.2 反应条件对各步反应的影响
3.2.3 PPQ-b-PS合成的反应机理
3.2.4 PPQ_(100)-b-PS_(45) 的溶解性
3.2.5 PPQ_(100)-b-PS_(45) 的荧光性质
3.2.6 PPQ_(100)-b-PS_(45) 的热稳性
3.3 结论
第四章 刚柔嵌段共聚物聚苯基喹林-b-聚乙二醇的合成、表征、性质
4.1 实验部分
4.1.1 主要试剂
4.1.2 合成路线
4.1.3 实验过程
4.1.4 中间体及产物表征
4.2 结果与讨论
4.2.1 PPQ-b-PEG及中间体结构确定
4.2.2 反应条件对各步反应的影响
4.2.3 不同催化剂对PPQ-b-PEG聚合的影响
4.2.4 PPQ-b- PEG合成的反应机理
4.2.5 PPQ-b-PEG的溶解性
4.2.6 PPQ_(100)-b-PEG_(63) 的荧光性质
4.2.7 PPQ-b-PEG的热稳性
4.3 结论
第五章 刚柔嵌段共聚物PPQ-b-PS和PPQ-b-PEG在选择性溶剂中的自组装行为研究
5.1 实验部分
5.1.1 主要试剂
5.1.2 PPQ-b-PS和PPQ-b-PEG的胶体溶液的制备与自组装实验
5.1.3 PPQ-b-PS和PPQ-b-PEG的自组装形貌表征
5.2 结果与讨论
5.2.1 PPQ-b-PS和PPQ-b-PEG在三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中自组装
5.2.2 PPQ-b-PS和PPQ-b-PEG在柔性链选择性溶剂中自组装
5.2.3 PPQ-b-PS和PPQ-b-PEG自组装形成胶束的热力学和动力学分析
5.3 结论
第六章 结 论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表论文
发布时间: 2006-09-14
参考文献
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