水滴模板法制备含簇星型超分子聚合物多孔膜

发布时间：2018-02-28 19:31

  本文关键词： 星型超分子聚合物 水滴模板法 多孔膜 自组装　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：聚合物有序多孔膜在分离、图案化模板、光子晶体、传感器及超亲疏水界面等领域具有广泛的应用前景。目前,制备聚合物多孔膜的方法包括蚀刻法、纳微加工法和自组装法等。通过水蒸气凝结成水滴,并进行有序自组装排列形成模板制备聚合物多孔膜的方法称为水滴模板法。这种方法具有操作方便、过程简单、环境友好等特点,已经成为制备聚合物多孔膜重要的方法。随着研究的不断深入,种类繁多的聚合物材料被作为水滴模板法的成膜材料,从线性聚合物拓展至超支化聚合物。在本论文中,我们首次提出使用星型超分子聚合物制备聚合物有序多孔膜,为水滴模板法提供了一类新的成膜材料。具体研究内容包括:第一,我们合成了一系列结构精确的含簇星型超分子聚合物(简称CSP)。我们选用具有相同结构,但是分别带有6,4,3个电荷的多金属氧簇[CoW12O40]6-、[SiW12O40]4-、[PW12O40]3-作为聚合物的无机核,然后通过静电相互作用,将含有三硫酯基团的阳离子链转移试剂修饰在多金属氧簇的表面,然后通过可逆加成-断裂链转移聚合反应在其表面原位引发接枝聚苯乙烯链段,得到了三种以[CoW12O40]6-为核的星型聚合物:CSP-1,CSP-2,CSP-3,其接枝臂数均为6,接枝聚合度分别为13,21,54;得到了一种以[SiW12O40]4-为核的星型聚合物CSP-4,其接枝臂数为4,接枝聚合度为21;得到了一种[PW12O40]3-为核的星型聚合物CSP-5,其接枝臂数为3,接枝聚合度为21。上述5种星型聚合物的分子量分散系数均小于1.05,其结构已经过核磁共振氢谱、基质辅助激光解吸飞行时间质谱、红外光谱、元素分析等表征方法进行了证实。第二,我们研究了CSP的分子结构与成孔性质之间的关系。我们选择氯仿作为溶剂,首先以CSP-2为研究对象确定聚合物浓度和水蒸气流速等条件。在聚合物浓度为6 mg/m L,水蒸气流速相同400 m L/min的条件下,制备了5种CSP的聚合物多孔膜。我们发现在相同的条件下,5种聚合物多孔膜呈现出不同的孔径及有序度,孔径分布从260 nm到700 nm之间,均为亚微米级多孔膜。而且,我们结合CSP的粘度及亲疏水性质系统分析了其成孔行为,提出了CSP能够在油水界面进行构象调整的超分子结构特性的是其稳定水滴,并最终形成有序多孔膜的关键。第三,我们研究了CSP对于其他聚合物的辅助成孔性质。基于CSP易于在油水界面富集的特点,我们提出了以其作为形貌修饰剂共混到线性聚苯乙烯中,改善聚苯乙烯成孔形貌。我们将质量分数为1.5%的CSP-2,CSP-4,CSP-5作为形貌修饰剂共混到商业化的线性聚苯乙烯中,然后通过水滴模板法制备多孔膜,发现CSP-2能够诱导聚苯乙烯形成孔径为1.7μm的有序多孔膜。总之,我们以CSP为代表,首次通过水滴模板法制备了基于星型超分子聚合物的多孔膜,揭示了CSP的分子结构与成孔性质之间的关系,并以其作为形貌修饰剂成功改善了线性聚苯乙烯的成膜形貌。这些研究为制备聚合物有序多孔膜备提供了新材料。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O641.3;TB383.2

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