两亲性聚合物的合成及其相态研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lingliang416
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具有亲水和疏水链段的两亲性聚合物,在药物控释载体、表面活性剂、涂料助剂和纳米材料与制品等方面广泛应用。尤其是具有微观相分离尺度的两亲性共聚物,因为可以自发的形成不同的相态而受到越来越多的关注。具有双连续相结构的聚合物体系呈现特殊的微观相态和与众不同的理化特性。本研究通过可逆加成断裂链转移聚合(RAFT)和阴离子开环聚合(AROP)合成多种两亲性聚合物,包括温敏性的聚苯乙烯(PS)-聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)共聚物以及聚醚嵌段共聚物和含聚醚支链的葡聚糖共聚物,并对这些聚合物的相态以及亲水亲油性进行研究,具体内容如下:(1)利用RAFT聚合法制备两亲性PS-b-PNIPAM聚合物,通过1H-NMR、IR波谱分析、GPC测试表征了共聚物结构,详细研究了共聚物的相态结构和亲水亲油性。实验结果表明,PS-b-PNIPAM嵌段共聚物相态结构与嵌段结构密切相关,苯乙烯/NIPAM单元质量比为0.38、1.49和0.60左右时,分别形成海岛分散形态、层状相分离形态和纳米尺度双连续相形态;具有双连续相结构的共聚物薄膜吸水率和吸油率显著高于其他共聚物;动态接触角测试进一步证实双连续相形态使这些嵌段聚合物兼具亲水性和亲油性。(2)以叔丁醇钾为引发剂进行环氧单体阴离子开环聚合反应,聚合转化率、GPC分析及结构组成分析表明,添加冠醚催化剂,能显著加快聚合反应速率,且制备的聚合物分子量可控,呈现活性阴离子开环聚合特征。PEG的催化效能与冠醚类似,但可控性较差。以PEG大分子醇钾为引发剂分别进行氧化苯乙烯(STO)、环氧丁烷(BO)和苯基缩水甘油醚(PGE)阴离子开环聚合,成功获得PSTO-PEG-PSTO、PBO-PEG-PBO和PPGE-PEG-PPGE三嵌段共聚物。(3)以葡聚糖醇钾为引发剂进行STO或PGE开环聚合,制备含疏水聚醚支链的接枝改性葡聚糖两亲性共聚物,研究该共聚物的溶胀行为和动态接触角。结果表明,亲水葡聚糖单元含量范围为31wt%-78wt%的接枝改性葡聚糖兼具亲水性和亲油性,亲水葡聚糖含量提高,共聚物薄膜吸水率和吸油率增强,这寓示着双连续相结构的形成。另外葡聚糖-g-PPGE接枝聚合物的荧光蛋白吸附测试结果表明聚合物具有良好的抗蛋白吸附性能。(4)本研究发现,利用红外光谱法测定的PS-b-PNIPAM嵌段聚合物的组成与1H-NMR波谱法的测定结果存在显著偏差,而且该嵌段聚合物的IR谱图中发生了谱峰红移或蓝移现象。基于这一发现,研究了IR特征谱峰与共聚物微观相分离形态之间的关联性,提出相分离边界比长(interficial length, L)的概念,利用MATLAB软件研究微相分离共聚物透射电镜图像中相分离边界的L,将L数值与IR特征峰漂移的程度、微观相分离形态(双连续、层状、海岛型相分离等)相关联。发现漂移特征峰强度越大,相分离共聚物中L数值越大,从而为建立利用红外光谱法预测两亲性共聚物相分离结构的新方法奠定了基础。
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