三嵌段共聚物胶束的结构调控与形貌演化

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嵌段共聚物在选择性溶液中自组装形成的丰富胶束结构在生物医学、光电材料等方面具有广泛的应用价值,一直是人们研究的重点领域。与两嵌段共聚物相比,ABC三嵌段共聚物可以形成更加复杂的多室胶束结构,在纳米尺度上比两亲性嵌段共聚物具有更大的结构可调性和更丰富的自组装形态。本论文以ABC型三嵌段共聚物为研究对象,通过不同的制备方法及热力学和动力学条件的改变,探讨了ABC三嵌段共聚物在溶液中自组装形成的胶束形貌及形貌转变的影响因素。采用选择性溶剂加入法制备ABC三嵌段共聚物胶束,通过分别改变嵌段共聚物浓度、各嵌段之间的比例及选择性溶剂滴加速率等条件,研究了胶束形貌的变化规律,发现随着嵌段共聚物在溶液中浓度增大、疏溶剂嵌段比例增加、选择性溶剂滴加速率加快,胶束形貌反常地由柱状向球形胶束发生转变。通过热退火方法制备了高长径比的ABC三嵌段共聚物管状胶束。并阐明了其形成的动力学路径与前人报道纳米管状胶束形成机理的区别和联系。当退火温度处于体系临界转变温度(CTT)以上、临界胶束温度(CMT)以下时,嵌段共聚物胶束经历了松弛-再聚集的动力学转变过程,依赖于退火时间而形成的不同松弛程度的聚集体在降温过程中发生二次聚集,得以制备出相同热力学条件下多种一维的胶束亚稳态结构。研究了在热退火过程中溶剂比例、溶液浓度和嵌段比例等热力学因素的改变对胶束转变的动力学路径的影响。研究表明体系的临界胶束转变温度(CTT)和临界胶束温度(CMT)与聚合物溶液浓度和溶剂组成有关。随着聚合物浓度的增大和选择性溶剂的含量增加,体系的CTT向高温方向移动,降低了胶束形貌转变的速率。以上研究内容反映了宏观的热力学因素对胶束转变的动力学路径的影响。这不仅加深了我们对于特定嵌段共聚物胶束结构形成机制的认识,而且丰富了构筑规整一维自组装胶束结构的思路和手段,同时为一维结构在控制释放、复合材料等领域的潜在应用提供了理论依据。
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