超支化聚苯硫醚与金属苯硫酚纳米线的合成及其性能研究

论文摘要

超支化聚苯硫醚（HPPS）是一种具有三维立体结构的刚性分子,极易溶解于多种有机溶剂。HPPS可以作为自组装体中rod-coil二嵌段共聚物中的刚性嵌段;同时,由于合成过程中空间位阻效应,HPPS具有未反应的端巯基,因此可以通过巯基的反应改变HPPS核端基团的结构,从而改变HPPS的性能。本论文论述了HPPS的合成及其核端基的改性对于二发光性能的影响;以及共聚物PMMA-co-HPPS的自组装行为;另外,对于金属芳基硫化物纳米纤维及其PVA复合材料进行了初步探索。具体研究内容分为以下几个部分:1、超支化聚苯硫醚的合成及其荧光性能通过AB2单体2,4-二氯苯硫酚钾的热缩合反应合成了超支化聚苯硫醚（HPPS）。高度支化的HPPS为非晶态,极易溶于四氢呋喃、吡啶和其他有机溶剂。HPPS具有非常优异的热稳定性,800℃时的热失重仅40%左右;最大发射波长为460 nm。用Cu2+作为淬灭剂检测的其淬灭行为,遵守斯特恩-沃尔默方程:F0/F=1+kCQ,其中F0和F分别为参比环境下无淬灭剂时和淬灭剂为CQ时的荧光强度,k为常数。2、共聚物PMMA-co-HPPS的合成及其自组装行为通过HPPS端巯基链转移方法合成了线形-树形PMMA-co-HPPS共聚物,通过改变溶剂的浓度,可以获得包括棒、带、线、囊泡和小球形状的多种纳米自组装体。当聚合物浓度较大时,形成棒状和带状胶束;当浓度较小时,则形成了囊泡。3、核端结构对超支化聚苯硫醚荧光性能的影响将HPPS核端巯基分别接枝苯基、苯甲基和萘基,比较它们的的荧光性能,发现苯基和萘基可以通过硫桥键与HPPS形成共轭结构,使聚合物荧光强度增强,而苯甲基基团却对HPPS的荧光性能基本没有影响。苯基和萘基封端的HPPS在溶液中均形成了激基缔合物,从而产生了500nm处的荧光发射峰。萘封端的HPPS的荧光强度相比HPPS高十倍以上。4、金属芳香基硫化物纳米纤维的制备合成了金属（铅、镉和镍）芳基硫化物纳米纤维,兼有无机金属硫化物和有机聚合物的性能。研究发现,铅和镉的芳基硫化物发出比较强的荧光;芳基硫化铅可与TiO2构成PN结,可以发出比较稳定的脉冲光束。5、金属芳基硫化物纳米纤维/PVA复合材料膜的制备在PVA溶液中合成了一系列不同含量的金属芳基硫化物纳米纤维/PVA复合材料。研究发现,纳米纤维呈规整棒状,而且其含量增加到30%时,PVA复合膜以弹性体形态存在,具有反向增塑性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚苯硫醚的合成方法
• 1.3 高度支化分子的合成及应用研究进展
• 1.3.1 树枝型聚合物的合成
• 1.3.2 超支化聚合物的合成
• 1.3.3 高度支化分子的性能
• 1.3.4 应用
• 1.4 超支化荧光
• 1.4.1 有机荧光材料
• 1.4.2 支化聚合物的光活性材料
• 1.4.3 支化聚合物在电致发光中的应用
• 1.4.4 激基缔合物和激基复合物
• 1.4.5 荧光能量转移
• 1.5 嵌段共聚物自组装
• 1.5.1 聚合物胶束的分类
• 1.5.2 线形-支化型共聚物研究进展
• 1.6 纳米材料
• 1.6.1 纳米材料的制备方法
• 1.6.2 纳米材料的应用
• 1.6.3 硫属纳米材料光学性质
• 1.7 本论文研究的目的
• 1.8 参考文献
• 第二章 超支化聚苯硫醚的合成及其荧光性能
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原材料
• 2.2.2 仪器与测试
• 2.2.3 2,4—二氯苯硫酚钾盐（单体）的合成
• 2.2.4 超支化聚苯硫醚的合成
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 HPPS的合成
• 2.3.2 聚合物稀溶液的黏度测试
• 2.3.3 聚合物热性能
• 2.3.4 聚合物光性能
• 2.3.5 聚合物溶液浓度对荧光的影响
• 2.3.6 Cu2+对荧光的淬灭效应
• 2.4 本章小结
• 2.5 参考文献
• 第三章 共聚物PMMA-co-HPPS的合成及其自组装的研究
• 3.1 绪论
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原材料
• 3.2.2 仪器与测试
• 3.2.3 HPPS合成
• 3.2.4 PMMA-co-HPPS的合成
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 合成与结构表征
• 3.3.2 自组装研究
• 3.4 本章小结
• 3.5 参考文献
• 第四章 分子核端结构对超支化聚苯硫醚荧光性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原材料
• 4.2.2 仪器与测试
• 4.2.3 1,3,5-三间位超支化聚苯硫醚的合成
• 4.2.4 萘封端超支化聚苯硫醚的合成
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 超支化聚苯硫醚和端基改性超支化聚苯硫醚
• 4.3.2 样品的DSC测试
• 4.3.3 紫外吸收和静态荧光光谱
• 4.3.4 核的能量供给效应
• 4.3.5 荧光寿命和偏振荧光
• 4.4 本章小结
• 4.5 参考文献
• 第五章 金属芳香基硫化物纳米纤维的制备
• 5.1 绪论
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 原材料
• 5.2.2 仪器与测试
• 5.2.3 2,4-二氯苯硫酚镉纳米线的制备
• 5.2.4 PN结制作
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 金属芳香基硫化物纳米线的合成
• 5.3.2 金属芳基硫化物纳米线结构
• 5.3.3 金属芳基硫化物纳米线光电性能
• 5.4 本章小结
• 5.5 参考文献
• 第六章 金属芳基硫化物纳米纤维/PVA复合膜的制备
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 原材料
• 6.2.2 仪器与测试
• 6.2.3 原位合成二氯取代苯硫酚镉—PVA纳米复合材料
• 6.2.4 二氯取代苯硫酚镉（铅）粉末与PVA共混物
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 金属芳基硫化物纳米线PVA复合材料的合成
• 6.3.2 二氯代苯硫酚镉盐-PVA复合材料的结构表征
• 6.3.3 金属芳基硫化物-PVA复合材料的性能表征
• 6.4 本章小结
• 6.5 参考文献
• 第七章 结论
• 附录
• 读博期间发表论文
• 致谢