聚合诱导自组装制备功能性材料

发布时间：2017-07-16 13:03

  本文关键词：聚合诱导自组装制备功能性材料

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【摘要】：聚合物纳米材料因其在载药释药、荧光检测、催化、环境科学等领域的广泛应用,而成为研究的热点。传统制备聚合物纳米材料主要是通过嵌段聚合物在选择溶剂中自组装方法,并且通过改变嵌段聚合物的组成以及选择溶剂的成分,形成不同形貌的聚合物纳米材料。虽然通过选择溶剂自组装方法制备了一系列纳米材料,但在自组装体系中,聚合物浓度较低并且制备所需时间较长,限制了其在实际中的运用。为了解决这些问题,聚合诱导自组装与再组织作为一种高效制备纳米材料的新方法,获得众多科学家的广泛关注。我们组通过大分子链转移剂在以甲醇或者乙醇为溶剂的体系中进行苯乙烯(St)分散聚合,成功制备了各种形貌的纳米材料。随后Armes等人也通过大分子链转移剂在醇相和水相中进行不同单体的分散聚合,制备了形貌各异的纳米材料。虽然已有很多通过聚合诱导自组装制备纳米材料的报道,但目前对聚合诱导自组装的研究还停留在理论性研究上,制备的纳米材料缺乏一定的功能性。本文工作的目的是通过聚合诱导自组装制备各种形貌的功能纳米材料,以丰富其在制备功能性材料上的应用。具体工作和研究成果如下：1.以PDMAEMA-CPADB为大分子链转移剂在混合溶剂中进行甲基丙烯酸咔唑乙酯的分散聚合。在一定的温度下(700C),甲基丙烯酸咔唑乙酯(CzEMA)溶解在反应体系中,但混合溶剂是大分子链(PCzEMA)的不良溶剂。随着单体聚合的不断进行,聚合体系实现相分离形成纳米粒子。通过改变单体与链转移剂的摩尔比、聚合体系固含量等成功制备了一系列的纳米结构,如胶束、纳米线、层状、囊泡。利用1H NMR和GPC跟踪了聚合过程。基于甲基丙烯酸咔唑乙酯具有咔唑荧光基团,我们表征了各种不同形貌纳米粒子的荧光性能,并且比较了各类聚集体中的荧光差异,发现随着形貌从胶束、纳米线、层状、囊泡的转变,荧光强度逐渐增高。结合咔唑荧光性质,我们可以通过荧光性能证实不同聚集体中疏溶剂链段的伸展性规律。虽然Eisenberg等人已经理论计算过,但至今仍缺乏实验证实这一结论。2.利用P(DMAEMA-co-TMSPMA)-CPADB为大分子链转移剂在乙醇中进行St的分散聚合。通过调节St与P(DMAEMA-co-TMSPMA)-CPADB的比例,我们成功制备了胶束、纳米线、囊泡三种结构的纳米粒子。利用PDMAEMA原位还原Au3+制备Au纳米粒子,并且PDMAEMA可以作为Au纳米粒子的稳定剂,制备得到负载金粒子的复合材料。另外通过TMSPMA的水解交联可以使之前形成的纳米聚集体更加稳定。
【关键词】：自组装 聚合诱导自组装 功能性 聚合物纳米材料 荧光强度 原位还原 自交联 复合材料
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-33
• 1.1 自组装概述11
• 1.2 传统自组装11-13
• 1.3 聚合诱导自组装及再组织13-18
• 1.3.1 有机相聚合诱导自组装14-16
• 1.3.2 水相乳液聚合及分散聚合诱导自组装16-18
• 1.4 聚合诱导自组装制备温敏性及pH响应性纳米粒子18-20
• 1.5 聚合诱导自组装局限性20
• 1.6 聚合诱导自组装形成纳米粒子的应用20-23
• 1.7 本论文的设计思想23-24
• 1.8 参考文献24-33
• 第二章 聚合诱导自组装制备荧光纳米材料33-51
• 2.1 引言33-34
• 2.2 实验部分34-35
• 2.2.1 原料与试剂34
• 2.2.2 仪器与表征34
• 2.2.3 制备9-咔唑乙醇(Carbazole-9-ethanol)34-35
• 2.2.4 制备甲基丙烯酸咔唑乙酯35
• 2.2.5 RAFT聚合制备PDMAEMA-CPADB35
• 2.2.6 甲基丙烯酸咔唑乙醇酯在混合液中分散聚合制备荧光纳米粒子35
• 2.3 结果与讨论35-47
• 2.3.1 单体的合成与表征36
• 2.3.2 大分子链转移剂PDMAEMA-CPADB的制备和表征36-38
• 2.3.3 各种形貌的聚合物纳米材料的制备以及固含量对形貌影响研究38-43
• 2.3.4 聚合反应动力学研究43-45
• 2.3.5 纳米材料的荧光性质45-47
• 2.4 本章小结47
• 2.5 参考文献47-51
• 第三章 基于聚合诱导自组装和原位还原制备复合纳米粒子51-65
• 3.1 引言51-52
• 3.2 实验部分52-53
• 3.2.1 原料与试剂52
• 3.2.2 仪器与表征52
• 3.2.3 大分子链转移剂P(DMAEMA-co-TMSPMA)-CPADB52-53
• 3.2.4 St分散聚合制备不同形貌纳米粒子(P(DMAEMA-co-TMSPMA)-CPADB为大分子链转移剂)53
• 3.2.5 不同形貌的Au负载纳米材料制备及催化性能表征53
• 3.3 结果与讨论53-60
• 3.3.1 大分子链转移剂的表征53-54
• 3.3.2 各种形貌的聚合物纳米材料的制备54-56
• 3.3.3 各种形貌的复合纳米材料的制备56-58
• 3.3.4 复合纳米材料的催化性能研究58-60
• 3.4 本章小结60
• 3.5 参考文献60-65
• 第四章 结论65-67
• 致谢67-69
• 学位论文发表情况69

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