RAFT合成P4VP基两亲性聚合物及其在溶液中的自组装研究
以2-乙氧羰基丙烷-2-二硫代苯甲酸酯(EPDTB)为链转移试剂，以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，以苯乙烯(St)或4-乙烯基吡啶(4-VP)为单体进行可逆加成断裂转移聚合（RAFT）制备PS或P4VP大分子链转移剂，以4-乙烯基吡啶（4-VP）或苯乙烯(St)为第二单体制备对称和不对称的PS-b-P4VP嵌段共聚物，并用溴代正丁烷或十六烷基溴进行季铵化处理，得到对称和不对称的两亲性嵌段共聚物PS-b-P4VP·BuBr及两亲性聚合物P4VP·BuBr。研究不同的两亲性聚合物在水溶液中的自组装情况。
采用GPC、1H-NMR、FT-IR和有机元素分析对RAFT体系St自由基聚合过程、PS结构、P4VP结构及PS-b-P4VP嵌段共聚物结构及PS-b-P4VP·BuBr季铵化度进行了表征。采用TEM、动态光散射及表面张力对自组装形态进行了表征，系统研究了不同聚合物、不同浓度、不同嵌段、不同溶剂对自组装胶束聚集形态的影响。
结果表明:成功合成了RAFT试剂EPDTB，并且以此为链转移剂，以St为单体进行RAFT聚合，聚合过程是可控的，分子量分布窄，表现出活性聚合的特征，合成的QP4VP及不对称的PS-b-P4VP·BuBr两亲性嵌段共聚物，其季铵化度均在90％以上。分别用QP4VP两亲性聚合物和不对称PS-b-P4VP·BuBr两亲性嵌段共聚物在水介质进行自组装研究中。表面张力测试表明QP4VP两亲性聚合物在水溶液中的临界胶束浓度为15g/L，通过动态光散射和TEM可以得出P4VP聚合度增大时，聚集胶束的尺寸变大。对于不对称两亲性嵌段共聚物PS-b-P4VP·BuBr在溶液中的自组装结果得出，改变聚合物浓度，可以使聚集数目发生改变，聚合物的初始浓度越大，分子链的聚集数目增大，核内伸展度和壳间的排斥作用增大，聚集尺寸变大。PS段的长度增加，P4VP·BuBr30段长不变，会使聚集体核增大，每个成壳链的表面积增大，壳链间的排斥力降低，聚集数目增加，从而导致聚集体的尺寸变大。PS-b-P4VP·BuBr在不同的溶剂中可以得到不同形貌的自组装形态，在DMF中形成球形聚集形态，在THF中形成大复合胶束，在二氧六环中形成大复合囊泡及长条状聚集体。通过改变初始共溶剂混合物的比例可以调控两亲性嵌段共聚物在溶液中自组装形成的聚集体的形态。DMF/THF以不同比例混合后，随着THF含量的增加，聚集形态依次从球形、棒状到大复合胶束发生转变。DMF/二氧六环以不同比例混合后，随着二氧六环含量的增加，聚集形态依次从球形、短棒状、囊泡至大复合胶束发生转变。
可逆加成断裂转移聚合;两亲性聚合物;自组装胶束;聚集形态;自由基聚合
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
付志峰
2012
中文
TQ316.61;TQ316.322
91
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）