基于聚二炔酸与聚合物之间的协同作用实现聚二炔酸的可逆变色

论文摘要

当二炔单体在固态下适当排列时,它们可以经紫外光照、γ射线或强X射线辐射,进行拓扑化学聚合生成聚二炔。通常,无色的二炔晶体就这样转变成了蓝色的聚二炔晶体,而这些聚二炔晶体受外界刺激后又可以从蓝色转变为红色。正是这种独特的性质,使得聚二炔由于其独特的性质而能被作为传感器得到应用,从而引起了人们极大的兴趣,其中,具有可逆性能的聚二炔因能反复使用而受到了更多的关注。迄今为止,已经有一些研究报导了具有可逆热致变色功能的聚二炔,但是,其可逆机理以及如何实现可逆性能仍然需要进一步的探索。另外,至今还没有一例报导能够利用不可逆的聚二炔制成具有可逆热致变色的聚合物混合物。因此,在本论文中,我们基于某种聚二炔酸（poly（10,12-pentacosadiynoicacid）,PDA,本身热致不可逆）与聚合物,如聚乙烯基吡咯烷酮（poly（vinylpyrrolidone）,PVP）或聚乙烯醇（poly（vinyl alcohol）,PVA）之间的协同作用,将其构筑成具有可逆热致变色功能的PVP/PDA或PVA/PDA混合物。我们采用制备非共价键连接胶束（NCCM）的方法,再施以退火处理,最后将DA光聚合得PVP/PDA或PVA/PDA膜,或再经溶解得到分散有PVP/PDA或PVA/PDA纳米粒子的水溶液。在第一步自组装过程中,PVP或PVA链通过氢键包裹在含有DA的核外,形成NCCM。在第二步自组装过程中,得到PVP/DA或PVA/DA膜。如果退火温度稍高于DA晶体的熔点63℃,原来核的部分中就形成了“砖与泥”的结构（以结晶的PDA双分子层为砖,PVP链为泥,每个砖与砖之间都被嵌入泥的结构）;若退火温度低于DA晶体的熔点,就形成了纯DA纳米晶体的结构。有趣的是,经拓扑化学聚合后,含“砖与泥”结构的膜展现出很好的可逆热致变色功能;而含纯DA纳米晶体结构的只表现出不可逆的功能。将具有可逆性能的膜溶解后,可以得到同样具有可逆性能的纳米粒子。从研究中我们得出,特殊的“砖与泥”结构使得每一个PDA双分子层都受到了聚合物链的物理限制,正是这种PDA与PVP或PDA与PVA之间的协同作用实现了聚二炔酸不同构象间的可逆转变,从而导致了可逆的热致变色功能。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料与智能材料
• 1.2 聚二炔
• 1.2.1 聚二炔的基本性质
• 1.2.2 聚二炔的变色机理
• 1.2.3 具有可逆性能的聚二炔材料
• 1.2.3.1 纯聚二炔体系
• 1.2.3.2 聚二炔/无机物体系
• 1.3 大分子自组装与高分子胶束
• 1.3.1 胶束的制备
• 1.3.2 非共价键连接胶束的制备
• 1.4 本论文的工作
• 参考文献
• 第二章 聚乙烯基吡咯烷酮/聚二炔酸协同作用实现聚二炔酸的可逆变色
• 2.1 引言
• 2.1.1 基于聚二炔的聚合物复合体系
• 2.1.2 本课题的提出
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 PVP/DA纳米粒子溶液的制备
• 2.2.3 PVP/PDA膜和纳米粒子水溶液的制备
• 2.2.4 表征方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PVP/DA纳米粒子的形成
• 2.3.2 PVP/PDA膜的形成及其热致变色的功能
• 2.3.3 PVP/PDA纳米粒子水溶液的形成及其热致变色的功能
• 2.3.4 PVP/PDA纳米粒子与膜的结构
• 2.3.5 PVP/PDA结构的形成与可逆机理的探讨
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 聚乙烯醇/聚二炔酸协同作用实现聚二炔酸的可逆变色
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 PVA/DA纳米粒子溶液的制备
• 3.2.3 PVA/PDA膜和纳米粒子水溶液的制备
• 3.2.4 表征方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PVA/DA纳米粒子的形成
• 3.3.2 PVA/PDA膜及纳米粒子水溶液的形成及其热致变色的功能
• 3.3.3 PVA/PDA结构的形成与可逆机理的探讨
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 作者简历
• 攻读硕士期间已发表论文
• 致谢