氢键对高分子界面行为的影响

论文摘要

本论文中,我们利用激光光散射（LLS）、中子反射仪（NR）和Langmuir天平（LB）等技术研究了氢键对高分子链界面行为的影响,包括氢键对温敏性多嵌段聚合物链聚集机理、高分子聚集体结构演化和高分子链在气液界面上的行为的影响。主要结果如下:1.利用激光光散射对温敏性三嵌段聚合物PnPA-b-PNIPAM-b-PEMA的聚集机理进行了研究。结果表明:三嵌段聚合物的胶束化过程取决于PEMA段的相对长度。由于PnPA的塌缩,形成PnPA为核,PNIPAM和PEMA为壳的胶束。进一步升高温度导致了胶束外层的PNIPAM和PEMA链的塌缩。如果PEMA链较短,不能完全屏蔽和保护由于PNIPAM链的塌缩形成的憎水核时,胶束间的PNIPAM会发生缠结,导致胶束间发生聚集,形成胶束团簇（micelle cluster）。相反,如果PEMA链段足够长时,则可以阻止胶束聚集的发生。另外,在降温过程中,由于高分子链间形成的附加氢键的影响,聚集体的解散明显滞后于聚集。2.利用激光光散射研究了PS-b-PAA聚集体的结构演化。当PS链段较短,不能完全屏蔽憎溶剂的PAA核时,PS-b-PAA在甲苯溶液中会形成两种聚集体,即规整的核壳胶束和松散的胶束团簇。加入PS-b-PEO后,PEO与PAA间的氢键作用,导致PS-b-PEO链插入胶束,形成混合胶束团簇,其结构随时间发生演化。结果表明:壳层PS链间的排斥力和核内PAA与PEO间的氢键主导了演化过程。当排斥力足以克服氢键作用时,混合胶束团簇发生分裂,生成具有规整核壳结构的胶束。3.利用激光光散射研究了PS-b-PAA/PMMA-b-PEO混合胶束在甲苯中的结构演化。结果表明:核内PEO/PAA间的氢键和壳层PS/PMMA间的相分离之间的竞争,主导了混合胶束的结构演化。当相分离相对于氢键作用占支配位置时,混合胶束经长时间的演化,逐步形成松散的超支化结构。4.利用Langmuir天平和中子反射技术的结合,研究了PI-b-PEO和PI-b-PAA混合单层膜在具不同pH值的液相中的界面行为。结果表明:PI-b-PEO能与PI-b-PAA形成混合单层膜,其界面行为强烈依赖于pH值。在pH 10.0和5.7时,大部分的羧酸根基团电离,PAA链对PI-b-PEO膜的界面行为没有任何影响。混合单层膜的表面压力曲线Π-σ-1存在着三个区域,即:（Ⅰ）表面压力较低时的pancake区:（Ⅱ）PEO链逐渐从液面解吸附并浸没液相中的pseudo-plateau区;（Ⅲ）表面压力急剧增加的brush区。在表面压力快速增加的区域Ⅲ,中子反射实验证明界面高分子伸向水相的部分形成了brush-like的结构。而在pH 2.5时,出现一个新颖的行为:表面压力曲线Π-σ-1仅仅存在着两个区域,区域Ⅱ（pseudo-plateau）消失:而且,表面压力曲线Π-σ-1中的压缩-扩张循环曲线重叠。这些结果表明由于未电离的羧酸根基团和PEO链形成了氢键,阻碍了压缩过程中PEO链节的解吸附和链节间的缠结。

论文目录

• 注释
• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 氢键对温敏性聚合物塌缩的影响
• 1.2.1 均聚温敏性聚合物的折叠和聚集
• 1.2.2 两嵌段和多嵌段温敏性聚合物的折叠和聚集
• 1.3 氢键对高分子聚集体结构演化的影响
• 1.3.1 氢键对高分子自组装结构的影响
• 1.3.2 链间氢键和分离对高分子聚集体结构演化的影响
• 1.4 氢键对高分子链在气-液界面上行为的影响
• 1.5 本论文研究工作
• 参考文献
• 第二章 仪器原理
• 2.1 激光光散射基本原理
• 2.1.1 发展简史
• 2.1.2 基本原理
• 2.1.2.1 涨落及其时间相关函数
• 2.1.2.2 动态光散射
• 2.1.2.3 静态光散射
• 2.1.3 基本仪器
• 2.1.3.1 光散射仪
• 2.1.3.2 差分折射仪
• 2.2 中子反射基本原理
• 2.2.1 发展简史
• 2.2.2 中子简介
• 2.2.3 中子反射基本原理
• 2.2.3.1 折射率
• 2.2.3.2 镜反射
• 2.2.3.3 多层膜的反射率
• 2.2.4 基本仪器
• 2.2.5 中子反射技术在气-液界面上的应用
• 参考文献
• 第三章 温敏性三嵌段聚合物在水溶液中的多步塌缩研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂及纯化
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 样品合成与表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 高分子胶束团簇的分裂
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂及纯化
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 样品合成与表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 链间氢键和分离导致的混合胶束的结构演化
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试剂及纯化
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 样品合成与表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 结论
• 参考文献
• 第六章 氢键对Langmuir单层膜界面行为的影响
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 样品合成与表征
• 6.2.2 实验仪器
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 表面压力测量
• 6.3.2 中子反射实验
• 6.4 结论
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢