含PNIPAM链段多嵌段聚合物的合成、溶液和吸附行为研究

发布时间：2017-10-23 02:14

  本文关键词：含PNIPAM链段多嵌段聚合物的合成、溶液和吸附行为研究

  更多相关文章： PNIPAM-PPO-PNIPAM PEO-PNIPAM 温敏性 链构象 吸附行为

【摘要】：论文中采用原子转移自由基聚合方法(ATRP),以Br-PPO-Br为大分子引发剂,通过一步或两步聚合反应成功合成窄分子量分布的聚(N-异丙基丙烯酰胺)-聚(环氧丙烷)-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM-PPO-PNIPAM)三嵌段聚合物。通过微量差示扫描仪(Micro-DSC)对PNIPAMx-PPO36-PNIPAMx与PEO45-PNIPAMx两个系列聚合物的温敏行为研究发现：对于PNIPAM链段长度较短的PNIPAMi5-PPO36-PNIPAMi5三嵌段聚合物,只有一个低临界溶解温度(LCST),大约为25℃,属于PPO链段的LCST;对于PNIPAM链段长度较长的PNIPAM117-PPO36-PNIPAM117三嵌段聚合物,PNIPAM链段的相变占主导地位,只观察到一个LCST为32.3℃；对于PNIPAM链段长度适中的PNIPAM33-PPO36-PNIPAM33和PNIPAM75-PPO36-PNIPAM75则观察到了两个LCST,分别属于PPO链段和PNIPAM链段。而对于PEO-PNIPAM两嵌段聚合物体系,其中PEO链段亲水,使得PEO-PNIPAM的LCST比PNIPAM均聚物的LCST相对提高,且PEO链段比例越大,其LCST越高。动、静态光散射(DLS SLS)研究结果表明：在低温环境下(20℃), PNIPAMx-PPO36-PNIPAMx和PEO45-PNIPAMx体系都可观察到大颗粒尺寸的聚集体存在,而此时PPO、PNIPAM、PEO链段理论上都是溶于水的。这被认为是嵌段之间的不相容性以及水分子与聚合物链段的氢键桥连作用而形成的松散聚集体。随着温度上升到PPO链段的LCST, PNIPAMx-PPO36-PNIPAMx三嵌段聚合物形成以疏水的PPO为核、亲水的PNIPAM为壳的核-壳结构；温度继续上升到PNIPAM链段的LCST时,PNIPAMx-PPO36-PNIPAMx三嵌段聚合物形成的核-壳结构进一步坍塌收缩形成硬壳球结构。PEO45-PNIPAMx两嵌段聚合物体系的溶液行为又稍有区别,温度高于其LCST时,形成稳定的核-壳结构。接着采用石英晶体微天平(QCM)研究PNIPAMx-PPO36-PNIPAMx三嵌段聚合物和PEO45-PNIPAMx两嵌段聚合物于不同温度中在疏水金电极表面的吸附行为,研究结果表明：1)吸附的速率常数随PNIPAM链段长度增大而增大,却随温度上升而下降。2)对于PNIPAM链段较长的PNIPAMx-PPO36-PNIPAMx(x=33,75,117)三嵌段聚合物和PEO45-PNIPAMX (x=50,87)两嵌段聚合物在其PNIPAM链段的LCST时都会发生异常的大量吸附现象。结合之前在PNIPAM-PEO-PPO-PEO-PNIPAM五嵌段聚合物的吸附研究中也发现五嵌段聚合物在PNIPAM链段的LCST处发生大量吸附现象,可以得出以下结论：对于含PNIPAM链段的PEO-PNIPAM、PNIPAM-PPO-PNIPAM和PNIPAM-PEO-PPO-PEO-PNIPAM嵌段聚合物体系,所观察到的大量吸附现象与PNIPAM链段存在有关,与PPO链段和PEO链段无关；而且嵌段聚合物分子中PNIPAM链段需要达到一定的长度,使得PNIPAM链段具有自己的LCST, PNIPAM链段太短则不会发生大量吸附。
【关键词】：PNIPAM-PPO-PNIPAM PEO-PNIPAM 温敏性 链构象 吸附行为
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.3
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-38
• 1.1 NIPAM单体及聚合物简介10-11
• 1.2 含PNIPAM链段聚合物的溶液行为11-19
• 1.2.1 温度的影响11-14
• 1.2.2 浓度的影响14-16
• 1.2.3 溶剂的影响16-18
• 1.2.4 分子量和结构18-19
• 1.3 聚合物的吸附行为19-31
• 1.3.1 聚合物吸附行为概述19-20
• 1.3.2 聚合物吸附影响因素20-24
• 1.3.3 聚合物吸附的应用24-26
• 1.3.4 含PNIPAM聚合物的吸附研究26-31
• 1.4 课题提出31-32
• 参考文献32-38
• 第二章 PNIPAM_x-PPO_(36)-PNIPAM_x嵌段聚合物的合成38-46
• 2.1 引言38-39
• 2.2 主要化学试剂及处理39-40
• 2.2.1 主要试剂规格和生产商39
• 2.2.2 主要试剂的精制39-40
• 2.3 大分子引发剂Br-PPO_(36)-Br的制备40
• 2.4 PNIPAM_x-PPO_(36)-PNIPAM_x的合成40-41
• 2.5 聚合物的表征41-42
• 2.6 结果讨论42-45
• 2.7 本章小结45
• 参考文献45-46
• 第三章 PNIPAM-PPO-PNIPAM和PEO-PNIPAM嵌段聚合物溶液行为46-62
• 3.1 引言46
• 3.2 表征方法46-48
• 3.2.1 微量差示扫描仪(Micro-DSC)46-47
• 3.2.2 动态光散射(DLS)和静态光散射(SLS)47
• 3.2.3 比折光指数增量dn/dc测量47-48
• 3.3 结果与讨论48-57
• 3.3.1 PNIPAM-PPO-PNIPAM和PEO-PNIPAM嵌段聚合物的温敏性48-49
• 3.3.2 PNIPAM-PPO-PNIPAM和PEO-PNIPAM嵌段聚合物的稀溶液链构象49-57
• 3.4 本章小结57-58
• 参考文献58-62
• 第四章 PNIPAM-PPO-PNIPAM和PEO-PNIPAM嵌段聚合物吸附行为62-78
• 4.1 引言62
• 4.2 实验与表征62-66
• 4.2.1 样品准备62-63
• 4.2.2 石英晶体金电极表面的修饰63
• 4.2.3 接触角的测试63-64
• 4.2.4 石英晶体微天平(QCM)吸附测试64-66
• 4.3 结果与讨论66-74
• 4.3.1 环境温度对聚合物吸附行为的影响66-70
• 4.3.2 嵌段长度对聚合物吸附行为的影响70-73
• 4.3.3 嵌段类别对聚合物吸附行为的影响73-74
• 4.4 本章小结74-75
• 参考文献75-78
• 第五章 结论与展望78-80
• 攻读硕士期间发表的论文80

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