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聚合物分子间的相互作用是高分子物理中根本性的基础研究之一,氢键是一种研究最活跃也是最重要的分子间相互作用,其中聚氨酯(PU)中的氢键一直是典型的研究课题,而由二羟甲基丙酸(DMPA)和二羟甲基丁酸(DMBA)扩链生成的含羧基PU不仅是研究分子间相互作用复杂而理想的体系,而且可用于超分子自组装,但尚无有关工作的详细研究报道.该工作首先全面研究了DMPA和DMBA的分子间氢键.在合成并全面表征以聚四氢呋喃(PTHF)为软段、DMBA和4,4-二苯甲基二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和六次甲基二异氰酸酯(HDI)分别为硬段的系列含羧基聚氨酯(PU)的基础上,利用红外光谱(FTIR)深入研究了模型软段、含羧基模型硬段和含羧基多嵌段PU的氢键相互作用,并首次利用分子力学(MM)模拟全面系统地研究了给体和受体的各种构象变化与氢键之间的关系,揭示了单给体和多受体以及两给体和多受体体系的氢键相互作用规律,建立了用MM研究PU氢键相互作用的方法;还成功地通过分子间相互作用实现了含羧基PU与聚4-乙烯基吡啶(P4VP)的纳米粒子自组装,利用静态和动态光散射技术(SLS和DLS)以及FTIR和MM对所形成的纳米粒子自组装体的机理进行了研究.在自组装体系的复杂相互作用关系中,发现COOH与P4VP模型分子中的N原子所形成的氢键最强,其键能达—10.43kcal/mol,因此尽管各种相互作用非常复杂,COOH仍主要与P4VP形成氢键,同时由于COOH与THF也有较强的分子间相互作用,从而保证了纳米粒子的稳定性.尽管对同一受体,COOH和NH都能与之形成氢键,但COOH起主要作用;而对不同的受体,COOH和NH与之形成氢键的几率差别较大.当软段醚氧作为受体时,绝大部分氢键来自COOH(96.37％),当THF中的醚氧作为受体时,2/3的氢键来自COOH(68.26％),而当P4VP的N原子作为受体时,COOH形成的氢键比NH多10倍(90.17％).