论文部分内容阅读
本论文主要研究了两亲性嵌段共聚物在选择性稀溶液中的自组装及其外场调控。探讨了影响两亲性嵌段共聚物胶束形态的多种因素并通过适当的方法对胶束形态进行调控。实验与模拟相结合研究了胶束的形成及其动力学演变过程。研究了剪切场(搅拌)对两亲性嵌段共聚物自组装的影响,具体内容摘要如下:
第一章,综述了嵌段共聚物自组装所得到的丰富的胶束形态及其表征方法,影响胶束形态的因素,研究胶束动力学过程的重要性,以及嵌段共聚物胶束的应用。
第二章,研究了聚乙烯基吡啶(P4VP)/聚苯乙烯(PS)三嵌段共聚物P4VP-b-PS-b-P4VP在二氧六环/水/甲醇中的自组装行为。水和甲醇混合后作为选择性溶剂,通过调节水和甲醇的比例,调控嵌段共聚物的自组装。发现双选择性溶剂中水和甲醇的比例改变,胶束形态及尺寸也会发生改变。
第三章,研究了聚苯乙烯-b-聚丁二烯-b-聚二乙烯基吡啶(PS-b-PB-b-P2VP)两亲性三嵌段共聚物在甲苯和甲醇中的自组装行为,得到了多种表面带凸起的胶束聚集体,并且这些凸起容易在弯曲面上生长,这与自恰场理论模拟结果一致。实验上还发现,将该嵌段共聚物与均聚物共混时盘状胶束会转变为球形胶束,随着均聚物含量的增加,最后会转变为空心的球形胶束。
第四章,研究了聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸(PS-b-PAA)在四氢呋哺/水中的自组装行为,得到了多间隔的管状胶束。研究发现,这些胶束是由空心的间隔(compartment)作为重复单元而组成。通过对其形成过程的研究发现,多间隔的管状胶束是由空心球形(囊泡)胶束通过聚集融合而形成的。
第五章,研究了退火速度对两亲性三嵌段共聚物囊泡的动力学形成过程的影响,结果发现囊泡的形成机理依赖于退火速度。在低的退火速度下,囊泡的形成过程可以分为三个阶段:嵌段共聚物溶液体系先形成无规则形状的胶束聚集体,然后这些聚集体会分离形成球形胶束,最后球形胶束逐步溶胀形成囊泡。而在高的退火速度下,囊泡的形成机理截然不同:溶液体系先形成球形胶束,然后球形胶束会不断聚集融合形成柱状胶束、片层状胶束,最后片层状胶束弯曲闭合而形成囊泡结构。更重要的足,实验结果与Monte Carlo模拟所得到的结果非常一致。
第六章,研究了外场(剪切场)调控的聚乙烯基吡啶(P4VP)/聚苯乙烯(PS)三嵌段共聚物在二氧六环/水混合溶剂中的自组装。在不加剪切(搅拌)时体系自组装形成长的柱状胶束。当给溶液体系施加一定速度的剪切时(搅拌),柱状胶束会转变成环形胶束,并且环的尺寸及其尺寸分布依赖于剪切(搅拌)速度。更重要的是环形胶束的形成机理也依赖于剪切(搅拌)速度。在低速搅拌下,环是通过柱状胶束弯曲,然后末端与末端相互连接而形成( end-to-end cylinder connection)。而在高速搅拌下,环的形成经历了柱-球-囊泡-环的转变过程(rod-sphere-vesicle-ring)。
以上研究结果丰富了人们对嵌段共聚物在选择性介质中自组装行为的理解。这在两亲性分子在溶液中自组装的基础研究方面以及基于这些自组装形态而进行的应用研究方面都有一定的意义。