含有全氟环丁基芳基醚链段的两亲性共聚物的合成及自组装行为研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linjiachou
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本论文主要围绕合成多种含有全氟环丁基芳基醚链段的两亲性共聚物展开,通过连续的自由基聚合或者机理转换策略,得到了数种结构不同的含有全氟环丁基芳基醚链段的两亲性嵌段及接枝共聚物,并对其自组装行为进行了详细的研究,本文工作可以分为以下六个部分:  一、两亲性两嵌段共聚物PTPFCBPMA-b-PDEAEMA的合成及自组装行为研究  通过连续的RAFT聚合,合成了PTPFCBPMA-b-PDEAEMA两亲性两嵌段共聚物。首先利用4-三氟乙烯氧基甲苯与4-三氟乙烯氧基苯甲醚间的交叉偶联反应,得到了含有全氟环丁基芳基醚结构的苯甲醚化合物,然后经过三溴化硼脱除甲基后进行酯化反应,合成了含有全氟环丁基芳基醚结构的甲基丙烯酸酯单体TPFCBPMA。随后利用CDB调控此单体的RAFT聚合,得到了PTPFCBPMA均聚物,进一步通过动力学研究证明了此聚合过程是活性可控的。然后将其作为大分子链转移剂调控DEAEMA单体的RAFT聚合,合成了一系列含有全氟环丁基芳基醚结构的两嵌段共聚物。利用荧光探针法和动态光散射(DLS)研究了其在水溶液中的自组装行为,利用透射电镜(TEM)观察到了球形大复合胶束的形成。  二、两亲性三嵌段共聚物PDEAEMA-b-PBTFVBP-b-PDEAEMA的合成及自组装行为研究  利用机理转换的策略,合成了PDEAEMA-b-PBTFVBP-b-PDEAEMA两亲性三嵌段共聚物。首先合成了含有双三氟乙烯基的芳基醚单体4,4-二(三氟乙烯氧基)联苯(BTFVBP),接着通过热环化聚合得到了两端均为三氟乙烯基的线性PBTFVBP均聚物。随后利用含有ATRP引发官能团和三氟乙烯基的双官能团化合物封端,得到了两端含有ATRP引发官能团的大分子引发剂Br-PBTFVBP-Br。利用大分子引发剂引发DEAEMA单体的原子转移自由基聚合,得到了一系列含有全氟环丁基芳基醚链段的两亲性三嵌段共聚物PDEAEMA-b-BTFVBP-b-PDEAEMA。然后利用荧光探针法和DLS对其自组装行为进行了研究,并利用TEM观察了不同初始水含量的共聚物的胶束形貌。最后利用能量色散X射线光谱(EDX)研究了共聚物在不同极性溶剂中的自组装,发现共聚物在非极性溶剂中可形成反相胶束。  三、两亲性三嵌段共聚物PPEGMEMA-b-PBTFVPP-b-PPEGMEMA的合成及自组装行为研究  改变起始的酚类原料的结构合成了新的三氟乙烯基芳基醚单体BTFVPP,通过热环化聚合及随后的封端反应合成了两端含有ATRP引发官能团的大分子引发剂Br-PBTFVPP-Br。利用大分子引发剂引发PEGMEMA单体的原子转移自由基聚合,得到了一系列含有全氟环丁基芳基醚链段的两亲性三嵌段共聚物PPEGMEMA-b-PBTFVPP-b-PPEGMEMA。利用荧光探针法和DLS对其自组装行为进行了研究,利用TEM得到了不同初始水含量的共聚物的胶束形貌图。发现在水初始含量较少的情况下,共聚物容易形成动力学稳定的纺锤体形胶束,而随着水含量的增加,则形成了热力学稳定的球形胶束。利用EDX研究了共聚物在不同极性溶剂中的自组装,发现共聚物在非极性溶剂中可形成反相胶束  四、ABC型两亲性三嵌段共聚物PEG-b-PBPFCBPMA-b-PMAA的合成及自组装行为研究  利用连续ATRP聚合的方法得到了含有三种不同链段的ABC型两亲性三嵌段共聚物PEG-b-PBPFCBPMA-b-PMAA。首先合成了含有全氟环丁基芳基醚结构的甲基丙烯酸酯单体BPFCBPMA,然后利用甲基封端的PEG大分子引发剂PEG-Br引发BPFCBPMA的ATRP聚合,得到了两嵌段共聚物PEG-b-PBPFCBPMA-Br。再将其作为大分子引发剂引发甲基丙烯酸叔丁酯单体的ATRP聚合,得到了三嵌段共聚物PEG-b-PBPFCBPMA-b-PtBMA,最后利用三氟乙酸选择性水解脱除叔丁氧羰基,得到了一系列含有全氟环丁基芳基醚结构的ABC型两亲性三嵌段共聚物PEG-b-PBPFCBPMA-b-PMAA。利用荧光探针法和透射电镜来对其自组装行为进行了研究,发现共聚物具有pH响应性,其胶束的形貌也受到溶液pH值的影响。  五、ABA型三嵌段共聚物PBPFCBPMA-b-PIB-b-PBPFCBPMA的合成及自组装行为研究  通过机理转换的策略来合成了具有亲油和亲氟两种链段的ABA型三嵌段共聚物PBPFCBPMA-b-PIB-b-PBPFCBPMA。首先合成了双官能团引发剂间二枯基氯,在TiCl4催化下引发异丁烯的阳离子聚合,再用1,3-丁二烯封端得到了两端均为烯丙基氯官能团的线性聚异丁烯均聚物。随后将烯丙基氯转化为ATRP引发官能团,引发含有全氟环丁基芳基醚结构的甲基丙烯酸酯单体BPFCBPMA的聚合,得到了一系列ABA型三嵌段共聚物。最后研究了它们的自组装行为,发现在正己烷和1,1,1-三氟丙酮中都能进行自组装并产生不同的形貌。  六、主环为全氟环丁基芳基醚链段的两亲性大环型接枝共聚物的合成及自组装行为研究  通过了从主干接枝(grafting-from)的方法合成了新型两亲性环型接枝共聚物,它是一种环形分子刷结构。首先选用苯环上带有甲基的双三氟乙烯基芳基醚化合物MBTFVB作为环形高分子的构建单体,通过热环化聚合、封端、脱末端甲基、和末端炔基化,最后利用Glaser偶联反应得到了基于全氟环丁基芳基醚链段的环型高分子。利用NBS将苯环上的甲基溴化,得到了含有苄溴基团的ATRP大分子引发剂。利用所得的大分子引发剂引发甲基丙烯酸叔丁酯的ATRP聚合,再对叔丁氧羰基进行选择性水解,得到了亲水的枝链PMAA。从而得到了一种含有基于全氟环丁基芳基醚链段的主环,PMAA支链的两亲性环型接枝共聚物c-PMBTFVB-g-PMAA。利用荧光探针法测定了其在纯水以及不同pH值水溶液中的临界胶束浓度cmc,利用透射电镜研究了不同条件水含量和pH值对胶束形貌的影响。
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