聚合诱导自组装(polymerization-induced self-assembly,PISA)集可控活性自由基聚合与嵌段共聚物自组装于一体,可以高固含量精准制备纳米材料。通过水溶液分散聚合反应的PISA已成功制备微球、纳米线、纳米空管、蠕虫、囊泡及其它复杂形貌纳米材料。然而只有少数单体可适用于水溶液分散聚合诱导自组装。聚电解质复合是指在水溶液中混合两种带相反电荷的聚电解质,静电相互作用驱动相分离形成疏水的聚电解质复合物即聚离子复合物(polyioncomplexes,PICs)。聚电解质复合的自由能主要源于反离子的游离导致的整个体系熵增加,驱动聚离子复合作用相分离。静电吸引焓变只对结合水氢键产生微扰。尺寸和形貌可控的聚电解质复合物在药物载体、基因载体,纳米反应器、光感材料等领域具有广泛的应用前景。然而在传统聚电解质复合中这些PICs均是在低浓度下漩涡搅匀下制备的,无法做到批量制备。因此,我们以PIC为PISA相分离驱动力,实现了原位PIC驱动胶束-串珠-串珠解体-胶束解体相转变的PISA过程,即聚合诱导静电自组装(PIESA)。PIESA过程适用于所有水溶性离子单体,由此可以突破RAFT水溶液分散聚合的单体局限性。更重要的是,不同于文献报道的PIC低浓度下自组装,离子单体RAFT聚合通常在高浓度水溶液中进行,可预测批量制备低维纳米材料用于商业化。众所周知,精准序列结构是生物大分子(如蛋白质,DNA,RNA)基本分子结构特征,直接决定生物大分子生命功能。本论文拟深入理解相反电荷离子单体的RAFT水溶液共聚反应特征,进而建立相反电荷离子单体共聚序列可控的可见光引发聚合诱导静电自组装的新方法。本论文先采用酯化反应,制备了聚合度为45且分子量分布较窄的聚氧乙烯(polyethyleneglycol,PEG)大分子链转移剂,即 PEG-TTC macro-CTA。研究结果表明,这一大分子链转移剂具有良好的RAFT聚合反应扩链活性。利用可见光水溶液RAFT聚合方法,实现了完全离子嵌段共聚的ABC模式PIESA,得到了具有聚合度依赖性的PEG基A45BxCx聚电解质复合物(A:PEG,B:PAMPS,C:PAEAM,x:聚合度)。利用ABC模式PIESA方法,建立了以PEG为稳定嵌段的一元组分ABC三嵌段模式的聚合诱导静电自组装。聚电解质复合物在纯的重水1HNMR结果表明,这一自组装过程由生长链的PIC作用力驱动。随着x值增加,组装体形貌经历了由球-大面积薄膜-微米尺度的囊泡的相转变,形成囊泡结构的膜的尺寸以及厚度也发生相应变化。聚合反应动力学研究结果表明,相反电荷离子单体具有自发的交替共聚反应特征。通过控制相反电荷离子单体的化学计量比,可以精准控制相反电荷离子单体交替共聚序列和梯度共聚序列。基于以上认识,本论文利用相反电荷离子单体的共聚反应序列调控特征,通过可见光引发聚合诱导静电自组装制备序列调控纳米结构的聚电解质复合物即AB(BC)模式PIESA,建立了序列调控聚合诱导自组装。以复合物A45B55C55作为参照,在聚电解质复合物的化学组成和聚合度保持不变的条件下,通过控制阴离子单体AMPS均聚嵌段转化率,避光加入阳离子单体直至反应完全,得到了具有呈嵌段-梯度共聚序列的A45Bx(B55-xC55)聚电解质复合物,组装体经历多壁巨型囊泡-单壁巨型囊泡、单壁巨型囊泡壁变薄的演变。当PICs处于超强的PIC作用力下即离子嵌段聚合度为100时仍可以通过序列调控的方式得到纳米有序结构的聚电解质复合物,组装体经历了由膜的堆砌物-薄膜、薄膜厚度变薄的形貌演变过程。以上结果表明,这一序列调控聚合诱导自组装可以有效调控巨型囊泡、薄膜等纳米材料形貌、大小和厚度。综上所述,本论文通过两种相反电荷离子单体的可见光诱导RAFT水溶液分散聚合反应,建立了以PEG为稳定嵌段的ABC模式聚合诱导静电自组装,制备了聚电解质复合的球、薄膜和囊泡。本论文阐明了相反电荷离子单体具有自发的交替共聚反应特征,通过控制相反离子单体的化学计量比可以精准控制其交替共聚序列和梯度共聚序列。基于以上认识,本论文通过光控AB(BC)模式聚合诱导静电自组装建立了序列调控聚合诱导自组装新方法。这一序列调控聚合诱导自组装可以有效调控巨型囊泡、薄膜等低维纳米材料形貌、大小和厚度,相关研究内容丰富了聚合诱导自组装的内涵,为制备纳米结构聚电解质复合材料提供了一个简单、高效和环境友好的新平台。