线性—树枝状聚合物分子自组装行为的DPD模拟及树枝状聚合物制备研究

发布时间：2017-08-14 14:23

  本文关键词：线性—树枝状聚合物分子自组装行为的DPD模拟及树枝状聚合物制备研究

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【摘要】：树枝状聚合物是一种新近发展起来的纳米材料,具有树枝状的骨架、球状外形、低粘度、几何结构对称和单分散性,末端活泼基团多等特点,其内腔可以包埋不同物质,常被作为药物载体。本文以PCL-PEO双亲性线性-树枝状聚合物自组装包覆量子点自组装作为例子,通过耗散粒子动力学(DPD)模拟的研究方法探究其介观形貌特点,为新型复合纳米材料的开发提供设计思路和理论指导。论文的主要工作如下:本文首先采用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法对PCL-PEO双亲性线性-树枝状聚合物在水溶液中微相分离行为进行模拟,考察了聚合物组成、浓度和分支数对胶束自组装形貌的影响,提出了线性-树枝状聚合物包覆量子点胶束的形成过程:(1)各组分在表面张力的作用下开始聚集,在碰撞和聚拢的过程中逐渐形成小聚集体。体系由无序逐渐变成有序,水分子原有的排列顺序被打破,进而有序的排列在共聚物亲水基的周围;(2)小聚体逐渐形成更大的聚集体。当模拟体系逐渐进入稳定状态形成能量最小化的胶束形貌,体系的微相分离已经达到平衡,形成不同形状稳定的胶束。模拟还发现树枝状聚合物的分支数对胶束微相分离形貌有显著的影响。根据DPD模拟结果发现树枝状聚合物的分支数对胶束微相分离形貌有显著的影响,为此我们采用优化后的发散合成法制备端基数分别为4、8和16的第1代(G1)、第2代(G2)、第3代(G3)的PEG-丙烯酸酯树枝状聚合物。本文以甲基丙烯酸甲酯、三缩四乙二醇、伯胺硫醇类和丙烯酰氯作为原料,进行迈克尔加成反应和烯-硫醇点击化学反应,合成G1、G2和G3这3代产物,并且进一步对第一代产物G1合成条件进行优化。合成产物经过核磁共振氢谱和碳谱、以及凝胶色谱表征。但是,发散法合成代数越高的聚合物分支缺陷越严重。为了减少分子结构缺陷,而且使合成产率提高,分子量增长加快,分离纯化变得简单。本文用同样的原料,先合成支化单体,采用收敛法制得第1.5代的扇形支化结构,为后续将不同代数扇形支化结构接枝到树枝状聚合物中心核上,从而制备出不同代数树枝状大分子做准备。此外本文考察不同催化剂和溶剂对合成支化单体的影响,产品通过核磁共振光谱、红外光谱和凝胶渗透色谱以及其他辅助表征手段进行表征。
【关键词】：耗散粒子动力学 自组装 聚乙二醇 迈克尔加成 点击化学
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-28
• 1.1 计算机模拟研究聚合物自组装行为的概述10-19
• 1.1.1 计算机模拟的概述10-11
• 1.1.2 DPD模拟方法理论基础11-18
• 1.1.3 DPD模拟聚合物自组装行为的研究进展18-19
• 1.2 树枝状大分子合成及其模拟的研究进展19-26
• 1.2.1 树枝状大分子的简介19-21
• 1.2.2 树枝状大分子的合成研究进展21-26
• 1.2.3 树枝状大分子模拟研究进展26
• 1.3 本文的研究内容和研究意义26-28
• 1.3.1 研究意义26-27
• 1.3.2 研究内容27
• 1.3.3 论文特色27-28
• 第二章 双亲性PCL-PEO树枝状聚合物在水溶液中的自组装行为28-51
• 2.1 粗粒化模型及模型参数28-32
• 2.2.PCL-PEO线性-树枝状聚合物在水溶液中自组装的动力学过程32-36
• 2.3 PCL-PEO线性-树枝状聚合物包覆量子点自组装过程的耗散粒子动力学36-50
• 2.3.1 PCL链长对体系自组装结构的影响36-42
• 2.3.2 PEO链长对体系自组装结构的影响42-48
• 2.3.3 分支数对体系自组装结构的影响48
• 2.3.4 量子点体积分数对体系自组装结构的影响48-50
• 2.4 本章小结50-51
• 第三章 发散法G3-PEG树枝状聚合物的合成与表征51-64
• 3.1 实验部分51-54
• 3.1.1 原料和试剂51-52
• 3.1.2 仪器和表征52-53
• 3.1.3 制备方法53-54
• 3.2 G1合成条件的优化54-55
• 3.3 表征和结果分析55-63
• 3.3.1 单体的核磁谱图及分析55-56
• 3.3.2 G1的核磁谱图及分析56-58
• 3.3.3 G2的核磁谱图及分析58-60
• 3.3.4 G2.5 的核磁谱图及分析60-61
• 3.3.5 G3表征及分析61-63
• 3.4 结论63-64
• 第四章 PEO-丙烯酸酯扇形枝状聚合物的合成与表征64-82
• 4.1 实验部分64-68
• 4.1.1 本章制备支化单体过程所使用的试剂64-65
• 4.1.2 使用仪器和测试条件表征方法65
• 4.1.3 扇形枝状聚合物的制备方法65-68
• 4.2 表征与结果分析讨论68-81
• 4.2.1 支化单体1的结构表征68-71
• 4.2.2 支化单体2的结构表征和分析71-78
• 4.2.3 G0.5 核磁谱图的表征及分析78-79
• 4.2.4 G1.5 核磁谱图的表征及分析79-81
• 4.3 本章小结81-82
• 结论和展望82-84
• 参考文献84-91
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果91-92
• 致谢92-93
• 附件93

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本文编号：673111