蝌蚪形嵌段聚合物及多功能聚合物基改性试剂的合成及应用

发布时间：2020-10-12 18:36

　　 温度响应性聚合物的结构与性质以及基于聚合的纳米材料改性作为材料科学尤其是功能高分子材料的研究热点,已经对信息技术、材料学、纳米科学等多个领域的发展起到越来越重要的影响。目前仍有许多科学问题亟待人们去研究。聚合物结构和性能有密切的关系,蝌蚪形聚合物具有不同于线性高分子聚合物的一系列特性,但由于其在拓扑结构上的复杂性较高,合成难度较大,限制了其广泛的应用和研究。基于聚合的杂化纳米粒子相比于传统的无机纳米粒子,增加了许多特殊性能。杂化纳米粒子通常在有机相中合成,而杂化纳米粒子的应用大多在水溶液中,于是就对高效改性试剂的研发产生了需求。本论文集中研究蝌蚪形温度敏感嵌段聚合物的制备与水溶液性质,设计并合成了一种多功能基改性试剂对多种杂化纳米粒子进行改性研究。具体来说,本论文包括以下两方面工作:1.以温敏性单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和PEG45-(-alkynyl)-Br为原料,先通过原子转移自由基聚合(ATRP)聚合线形二嵌段聚合物,在将所得聚合物链末端卤原子转变为叠氮基后,又利用与点击化学(Click Chemistry)反应制备出温敏蝌蚪形二嵌段聚合物PEG-b-cyclicPNIPAM。当PNIPAM的聚合度为52时,在研究此聚合物水溶液性质过程中发现其可由温度诱导产生胶束化行为,并且在相变温度以上时,相比于其对应的线形结构,具有更小的流体力学半径Rh;当PNIPAM聚合度从52升高到110时,我们也发现了类似的实验现象。2.合成了同时含有硫辛酸基团和多巴胺基团的两亲性嵌段高分子聚合物PEG-b-P(SS-co-SiDA)。首先通过硫辛酸和炔丙醇在DCC催化条件下进行酯化反应合成硫辛酸炔丙酯Alkynyl-SS。另外还在DBU催化下利用TBS-Cl保护的多巴胺NH2-SiDOPA与丁二酸单炔丙酯反应制备含炔基功能化的保护多巴胺Alkynyl-SiDOPA。然后利用大分子引发剂PEG113-Br进行ATRP聚合AzPMA得到PEG-b-PAzPMA。然后利用高效的点击化学将Alkynyl-SS和Alkynyl-SiDOPA功能化到PEG-b-P(SS-co-SiDA),得到了同时含有硫辛酸基团和多巴胺基团的两亲性嵌段聚合物。最后,我们利用该嵌段共聚物分别对疏水性的金、氧化铁纳米粒子和量子点进行改性,使之成为水溶性的纳米材料,并通过电镜以及紫外/可见吸收光谱等方法进行了验证:共聚物PEG-b-P(SS-co-SiDA)很方便高效地使得原本疏水的纳米粒子通过配体交换改性为稳定的分散均匀的水溶性纳米粒子,另外,该试剂还可以同时对金和氧化铁粒子进行改性,使之成为具有一定结构的复合体。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ317;TB383.1
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 结构规整高分子聚合物的可控合成
        1.1.1 原子转移自由基聚合(ATRP)
        1.1.2 点击化学
    1.2 温度敏感的全亲水性嵌段聚合物
    1.3 蝌蚪形聚合物
    1.4 杂化纳米颗粒
    1.5 本论文的研究工作
    参考文献
第二章 利用点击化学合成温度敏感的蝌蚪形聚合物
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 材料与方法
        2.2.2 样品制备
        2.2.3 测试与表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 样品制备
        2.3.2 聚合物结构的表征
        2.3.3 蝌蚪形聚合物的水溶液性质
    2.4 结论
    参考文献
第三章 多功能聚合物基改性试剂的合成及杂化纳米粒子的制备
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料及试剂
        3.2.2 样品制备
        3.2.3 仪器与表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 样品制备
        3.3.2 杂化纳米粒子的表征
        3.3.3 卫星型杂化粒子的制备
    3.4 结论
    参考文献
全文总结
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

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本文编号：2838122