大小可控单分散树形大分子/聚合物纳米粒子制备的研究
聚合物纳米粒子具有许多既异于原子和分子又异于宏观样品的性质，其较高的比表面积，稳定的形态结构，良好的加工性能，并易于通过化学或物理的方法进行改性，使其在具有小尺寸效应、表面效应和量子隧道效应的同时，还具有其它特定功能，如光、电、磁、催化及生物活性功能。在医学免疫、生物工程、高效催化、航天能源以及微电子领域有着极其广阔的应用前景。本文首先从纳米尺寸材料、聚合物纳米粒子、树形大分子、原子转移自由基聚合等四个方面的研究进展做了详细介绍，进行了系统的综述。
聚合物纳米粒子的制备方法主要有乳液聚合法、微乳液聚合法等。但是乳液聚合需要大量表面活性剂，表面活性剂残留在产品中，很难除净，聚合物性能因此而受到很大影响，尤其是表面活性剂的存在对聚合物纳米粒子在生物体系中的应用十分不利。目前尚未发现10nm-100nm范围内单分散聚合物纳米微粒的良好合成方法。所以本文的研究目的是利用树形大分子具有三维构型、十分规则、高度枝化等结构特点，结合原子转移自由基聚合的优点，制备出粒径小于100nm单分散的树形大分子/聚合物纳米粒子。
在树形大分子引发剂的合成中，分别以溴乙酰溴(BrCH2COBr)和α-氯代丙酰氯(C3H4Cl2O)对第四代树形大分子聚丙烯亚胺(DAB-32)进行改性，并成功合成了树形大分子引发剂DAB-32-Br及DAB-32-Cl。
在原子转移自由基聚合制备树形大分子/PNIPAAM纳米粒子体系中，采用NIPAAM为单体，DAB-32-Br为大分子引发剂，CuBr为催化剂，bpy为配体，分别在H2O和H2O/乙醇反应介质中，实现了原子转移自由基溶液聚合。制备的树形大分子/PNIPPAM纳米粒子采用TEM观察其表面形态，PCS测定了纳米粒子的平均水合粒径大小和分布，得到粒子粒径范围为60～150nm。与H2O中ATRP反应相比，在H2O/乙醇反应介质中，所得到的粒子形状更加规则，且粒子间聚集程度降低。
在原子转移自由基聚合制备树形大分子/PSt纳米粒子体系中，以DAB-32-Cl为大分子引发剂，CuCl为催化剂，bpy为配体，DMF介质中，不同温度条件下，实现了St的原子转移自由基聚合，所得到的树形大分子/聚苯乙烯纳米粒子粒径均一，且粒径在100nm以下。通过TEM、AFM对树形大分子/PSt纳米粒子的形态进行了研究，实验结果说明，混合介质的配比对聚合物纳米粒子的形态结构有着重要的影响，随着分散体系中H2O的不断增加，纳米粒子的形态由规则的球形结构向支化状的线形结构转变，后又向规则的球形结构转变。并同时考察了聚合温度、单体浓度、聚合时间、引发剂浓度等对粒子粒径的影响。
在原子转移自由基聚合制备树形大分子/PAANa纳米粒子体系中，以AA为单体DAB-32-Cl为大分子引发剂，CuCl为催化剂，bpy为配体，不同反应pH值，H2O介质中，实现了AA的原子转移自由基溶液聚合。通过TEM对树形大分子/PAANa纳米粒子的形态进行了研究，实验结果说明，聚合体系pH值的选择对ATRP聚合非常关键，而且在pH值增加的情况下，粒子的粒径减小。反应过程中AA的浓度增加，粒子的粒径逐渐增大。
树形大分子;原子转移自由基聚合;聚合物纳米粒子;自组装;大分子引发剂
湖北大学
硕士
高分子化学与物理
徐祖顺
2006
中文
TQ316.322;TB383
61
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）