论文部分内容阅读
两亲性接枝共聚物具有独特的溶液性质、自组装特性、表面活性等特性,合成并研究两亲性接枝共聚物材料有着重要的意义。本论文以间规聚苯乙烯(sPS)为疏水材料,聚乙二醇(PEG)为亲水材料合成一种新的两亲性接枝共聚物,并对其分子结构、胶束化行为和亲水性能以及染色性能进行了研究,主要研究内容如下:1.采用间规聚苯乙烯的异相Friedel-Crafts酰基化反应,先合成溴化的间规聚苯乙烯(BMPsPS)作为主链,再经Williamson醚化法接枝PEG,合成两亲性接枝共聚物sPS-g-PEG。FTIR、1H-NMR结果显示在一定范围内,乙酰基团可以定量引入,BMPsPS的酰化度最高可达43.48%;Williamson醚化法成功接枝了三种不同分子量的PEG,实现了sPS的接枝改性功能化;DSC分析结果表明,BMPsPS的热性能发生改变,如Tg、Tc较sPS升高,sPS-g-PEG接枝共聚物的结晶性能进一步提高了。2.研究了两亲性接枝共聚物sPS-g-PEG在选择性溶剂中的自组装行为。利用间规聚苯乙烯的本征荧光特性,通过荧光光谱技术测得sPS-g-PEG600、sPS-g-PEG1000、 sPS-g-PEG2000的CMC值分别为0.155mg/L、0.199mg/L、0.20mg/L,都远低于小分子表面活性剂的CMC值,说明sPS-g-PEG自组装胶束非常稳定,且CMC值随接枝PEG分子量的增加而增大,这是由于亲水链段比例的增加即疏水链段含量的相应减少会减弱其相互间的聚集,导致聚合物要在更高的浓度下才能形成胶束。用SEM研究了sPS-g-PEG600水溶液胶束在不同退火温度(25℃~130℃)下的粒径和形貌,该胶束低温时形成球形胶束,相对较高温时则形成方形胶束,且粒径随温度的升高有所增大,到高温时粒径基本保持不变。进一步考察了亲水性接枝链长对胶束粒径的影响。SEM研究表明,在聚合物浓度和退火温度等条件相同的情况下,三种sPS-g-PEG接枝共聚物(所接枝的PEG分子量分别为600、1000、2000)的胶束形态均为方形,胶束粒径随接枝PEG分子量的增大有所增大,但变化不大,因为在对PEG具有选择性的溶剂中,所形成的胶束是以sPS为核,PEG为壳,故PEG分子量的增大对胶束的粒径影响较小。实验中还发现,通过改变sPS-g-PEG自组装的溶剂挥发温度、退火时间和胶束溶液浓度等条件,sPS-g-PEG还能自组装形成胶束和胶束聚集体共存的形态,出现棒状、树枝状、麦穗状、树状形态的聚集体。AFM研究也表明sPS-g-PEG胶束溶液呈两相,具有明显的“核-壳”式结构,胶束的形态为球状,且球状胶束分散性比较好。3.研究两亲性接枝共聚物sPS-g-PEG作为大分子表面改性剂方面的应用,运用表面接触角测定法进行了该共聚物的亲水性研究,sPS-g-PEG作为大分子表面改性剂,在间规聚苯乙烯成型加工时加入,sPS/sPS-g-PEG的接触角随着接触表面的表面能的增大而降低;随着大分子表面改性剂中接枝的PEG分子量的增大和同种分子量PEG接枝度的增大,即PEG相对含量的增大,表面层中聚醚链段的浓度和富集程度不断提高,其接触角逐渐变小,表面能增加,亲水性增强。运用染料罗丹明6G的吸附实验初步研究了染料吸附时间和吸附温度对sPS-g-PEG接枝共聚物染色性能的影响。在染料吸附温度60℃条件下,染色初级阶段,sPS-g-PEG对染料的吸附量随染色时间的延长而迅速增加,此后再继续增加染色时间,则sPS-g-PEG染料吸附量增速减慢,当染色时间分别达到6h、4h、3h后,sPS-g-PEG600、sPS-g-PEG1000、sPS-g-PEG2000对罗丹明6G的吸附基本达到平衡。并且随着所接枝的PEG分子量的增大,染料吸附量也明显增大。另外,sPS-g-PEG接枝共聚物对罗丹明6G染料的吸附量随染色温度的升高而增加,当温度达到60℃后,sPS-g-PEG2000对染料的吸附量已基本不变,染料吸附达到平衡。