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本论文内容概述如下:
一.具有套管结构的新型聚合物纳米管的制备。我们用无机氢氧化钇纳米管(YNTs)作为模板,用嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚(4-L烯基吡啶)(PS-b-P4VP)为先驱体,制备了具有管套管结构的新型聚合物纳米管。YNTs的内外表面富含羟基,并且羟基在非极性溶剂中可以和吡啶基团产生氢键作用。因此,在PS-b-P4VP的氯仿溶液中,由于羟基和P4VP嵌段之间的氢键作用,PS-b-P4VP可以吸附在YNTs的内外表面形成高分子层。在此基础上,用小分子交联剂1,4---溴丁烷交联P4VP层,然后用盐酸溶掉YNTs模板,就得到了具有管套管结构的新型聚合物纳米管。我们用动态光散射(DLS)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1HNMR)证明了PS-b-P4VP和YNTs的相互作用,并且通过透射电子显微镜(TEM)观察到了YNTs表面的PS-b-P4VP吸附。去掉YNT模板后,我们用TEM清晰地观察到了聚合物纳米管的内管和外管结构,并且通过1HNMR表征证明了由PS链形成的壳层结构。
二.两亲性交替共聚物在选择性溶剂中的自组装行为研究。在本章我们分别研究了异戊二烯(PBMAh)和十四烯(PTMAh)与马来酸酐的嵌段共聚物在水中的自组装行为。我们通过DLS表征发现,将嵌段共聚物的DMF溶液滴加到水中会形成无皂纳米粒子。同种的聚合物相比较,长分子链在水中趋向于链内的聚集;聚合度相近的不同种聚合物相比较,PTMAh比PBMAh更趋向于分子链内的聚集。分子链内的聚集导致所形成的无皂纳米粒子粒径较小。粒子的表面为亲水的马来酸酐单元,而粒子的核既含有马来酸酐又含有疏水的烷烃单元。我们用1HNMR证明,纳米粒子的核并不是致密的疏水核,核内含有马来酸酐核的亲水微区,以至于马来酸酐的核磁共振信号不受聚集行为的影响。由于亲水微区的存在对核的疏水微区必然会构成影响,我们分别用萘和芘作为荧光探针通过荧光发射光谱(FES)证明,纳米粒子的核内的疏水微区大小均匀,因此对于具有不同体积的荧光探针具有选择性负载。
三.三嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丁二烯-b-聚(苯乙烯-alt-马来酸酐)的制备。我们首先通过活性阴离子聚合的方式制备了活性的两嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丁二烯(PSB-Li+),然后使之与酰氯化的含羧基的小分子RAFT试剂反应,把RAFT基团引入到PSB的末端,使之作为大分子RAFT试剂来引发苯乙烯和马来酸酐的交替共聚,以制备三嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丁二烯-b-聚(苯乙烯-CO-马来酸酐)。聚合物的分子量和分子量分布由体积排除色谱(SEC)测定,单体转化率由气相色谱(GC)跟踪。我们发现,双键在主链中的存在并不影响RAFT聚合的进行,但是当大分子RAFT试剂的分子量较高时,其不能引发苯乙烯和马来酸酐的共聚而只能引发苯乙烯的均聚反应。
四.核中含有羧基官能团的聚合物胶束的高效制备。我们通过化学交联诱导胶束化在高浓度下制备了核中含有羧基官能团的核交联聚合物胶束。首先,嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)通过ATRP制备,然后对PAA嵌段中的羧基实行酰氯化后,在嵌段共聚物的酰氯化产物聚苯乙烯-b-聚丙烯酰氯(PS-b-PACl)的共同溶剂二氯甲烷中加入交联剂乙二醇交联PACI嵌段,从而生成以PS为壳,以含有羧基官能团的聚丙烯酸酯交联网络为核的核交联胶束。