收藏本站
《中国科学技术大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

两亲性聚合物的合成与性能研究

王筠  
【摘要】: 两亲性聚合物由于同时含有化学性质不同的链段,易发生微相分离,因此它们在选择性溶剂、表面、本体等结构中表现出自组装特性,广泛用于表面活性剂、纳米材料、药物载体、涂料、胶粘剂、分离膜、热塑弹性体等。当含氟链段作为疏水基元引入两亲性聚合物时,由于其特有的低表面能、疏水疏油性、低折射率、低介电常数、良好的耐候性等,赋予材料独特而优异的性能。众所周知,聚合物的性能由其结构决定,因此,不同链段的组成、相对含量、在聚合物分子内的分布以及聚合物的拓扑结构等因素,直接影响两亲性聚合物的自组装行为,从而改变其在选择性溶剂、表面和本体中的聚集形态,表现出各自独特的物理化学性质。本论文的研究内容包括,单体的结构设计与合成、两亲性聚合物的合成、聚合物结构与性能关系的研究及应用。 1.设计、合成了两种Y形含氟两亲性单体,即丙烯酸1-(1H,1H,2H,2H-全氟癸氧基)-3-(3,6,9-三氧杂癸氧基)-异丙醇酯(FA)和N-(1H,1H,2H,2H-全氟癸基)-N-(3,6,9-三氧杂癸基)丙烯酰胺(FAM),并研究了两种单体的本体RAFT均聚反应。实验结果表明,两者的聚合反应都具有活性自由基聚合特征,分子量随单体转化率线性增加,PFA的分子量分布小于1.4。两种单体都能溶于水,具有表面活性剂的性质,FA的临界胶束浓度(CMC)为0.15 mmol/L,其水溶液能达到的最低表面张力为20.0 mN/m,FAM的表面活性比FA更高,其CMC为0.038 mmol/L,水溶液能达到的最低表面张力为18.6 mN/m。均聚物PFA和PFAM都具有良好的热稳定性。PFA和PFAM在室温下都为粘稠液体,在玻璃基片上无法形成聚合物薄膜。PFA能溶于通常的有机溶剂,并具有一定的表面活性;PFAM几乎不溶于通常的有机溶剂。由此可见,由于亲水基团、疏水基团与可聚合双键的Y形连接点结构不同,单体及均聚物的性能差异显著。作为对照研究,合成了与FAM结构类似的非氟单体,N-(十二烷基)-N-(3,6,9-三氧杂癸基)丙烯酰胺(CAM)。其均聚物PCAM在通常的非极性溶剂中溶解性良好,在强极性溶剂中溶解性较差,这充分表明碳氟链与碳氢链对聚合物的性能有显著影响。 2.合成了一系列FA及FAM与甲基丙烯酸-2-(二甲胺基)乙酯(DMAEMA)的嵌段及无规共聚物,系统考察了两亲性单体结构、含量及在聚合物分子内的分布(无规与嵌段共聚物)对两亲性共聚物溶液及表面性能的影响。通过表面张力测试研究了聚合物在水溶液中的表面活性。实验数据显示,含氟无规共聚物能有效地降低水的表面张力(γ<25 mN/m),其临界聚集浓度(CAC)随氟单体含量增加而减小。FAM共聚物的CAC比FA共聚物的CAC更小,当浓度大于CAC时,其水溶液的表面张力更低,表现出更高的表面活性。与无规共聚物相比,嵌段共聚物降低水表面张力的能力较差。此外,通过1H NMR和19FNMR研究了共聚物结构(无规/嵌段)对全氟碳链在水溶液中缔合行为的影响。无规共聚物中的全氟碳链在水中缔合形成相对疏松的氟碳疏水区,而嵌段共聚物中的全氟碳链在水中缔合形成相对密实的氟碳疏水区。通过静态接触角测试对共聚物的表面性能进行研究,所有共聚物对水的接触角都显示出时间依赖性,对油(正十六烷)的接触角随时间几乎不变,表现出环境响应性。随着氟单体含量的增加,共聚物膜的亲水性下降,疏油性增加。嵌段共聚物具有比无规共聚物更好的亲水疏油性。FAM嵌段共聚物对水和油的的接触角都比FA嵌段共聚物小,而其无规共聚物对水和油的接触角都比FA无规共聚物大。当FA嵌段共聚物中FA含量为9.1%时,对水的接触角值在30秒内由48.19°下降到27.81°,对油的接触角为70.40°,表现出优异的亲水疏油性。基于这一特性,我们进一步考察了FA系列共聚物的防雾和抗油性能。实验结果表明,上述FA含量为9.1%的嵌段共聚物具有良好的防雾性和抗油性。最后,合成了含有甲基丙烯酸-2-(羟基)乙酯的三元共聚物,并通过交联剂将其固化在经过修饰的玻璃表面,形成稳定的聚合物涂层,对其进行防雾和自清洁测试。结果显示,与无规共聚物相比,嵌段共聚物具有良好的防雾和自清洁性能。 3.设计、合成了Y形非氟两亲性单体,N-十二烷基-N-(3,6,9-三氧杂癸基)-4-乙烯基苄胺(SCT),分别与N-乙烯基咔唑(VK)及N-(4-乙烯基苄基)咔唑(StK)进行共聚,制备了一系列嵌段与无规共聚物。初步研究了聚合物对多壁碳纳米管(MCNT)在不同溶剂中的分散作用,考察了咔唑单体结构、PSCT链段长度及共聚物结构对聚合物分散MCNT性能的影响。结果显示,共聚物在其良溶剂(DMF和甲苯)中对MCNT的分散效果较好,并且两亲性单体含量的增加有助于提高聚合物对MCNT的分散性能。 4.以α-溴代己内酯为引发剂,通过ATRP反应合成了结构精确的带有ε-己内酯端基聚苯乙烯,除去端基溴原子后,通过亲核试剂与己内酯的开环反应,制备了一系列单端异双官能团聚苯乙烯。以其中端基为二甲胺和羟基的聚苯乙烯为前体,通过羟基与丙烯酰氯的缩合反应,将丙烯酸酯基引入聚苯乙烯链末端,再通过二甲胺基与苯磺酸的离子相互作用,将PEG接入聚苯乙烯末端,成功地制备出V形离子键两亲性大分子单体。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O631.3

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 周爱军;彭旭;付艳梅;钟毅;周厚仁;叶海艮;;吸水吸油双功能树脂的制备与表征[J];武汉工程大学学报;2012年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 方锋;紫外光固化亲水防雾涂料的研究[D];湘潭大学;2011年
2 张玉;PDMS/PMMA嵌段共聚物防污涂层的制备及性能表征[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈世武,李开罢,徐志宏,顾其伟;氟碳聚醚单体——1,1,5-三氢八氟戊基缩水甘油醚合成研究——特种聚氨酯预聚体端羟基氟碳聚醚研究Ⅲ[J];含能材料;1999年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 葛虹;邵华锋;张之强;王军;;反应型表面活性剂的研究进展[J];日用化学工业;2007年02期
2 侯再坚;孟卫东;;多全氟链烷基醇的合成与应用[J];东华大学学报(自然科学版);2009年01期
3 曹宪一,张传柏,武冠英;一氯二乙基铝/氯苄/吡啶引发体系引发的异丁烯阳离子聚合[J];高等学校化学学报;1993年10期
4 吴倩倩;傅英娟;秦梦华;;超支化聚合物的合成方法与其在湿部化学的应用[J];造纸科学与技术;2008年02期
5 李梅,曹宪一;异丁烯的活性阳离子聚合反应[J];高分子学报;1999年05期
6 吴一弦,顾笑璐,邱迎昕,范国强,武冠英;MeOH/BF_3体系引发异丁烯阳离子聚合反应中水含量及聚合温度的影响[J];高分子学报;2002年04期
7 王彤;杨宏军;黄文艳;江孝成;姜扣琴;张东亮;蒋必彪;;支化聚苯乙烯碳卤末端的稳定化改性[J];高分子材料科学与工程;2010年01期
8 危岩;A NEW APPROACH TO ELECTROACTIVE POLYMERS VIA WELL-DEFINED OLIGOMERRS WITH FURTHER POLYMERIZABLE END-GROUPS[J];Chinese Journal of Polymer Science;2002年02期
9 郭文莉;;SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF POLY{4-[2-(tert-BUTYLDIMETHYLSILOXY)ETHYL]STYRENE}AND ITS HYDROLYSIS DERIVATIVE[J];Chinese Journal of Polymer Science;2009年03期
10 张荣福,卢江;活性阳离子聚合法合成嵌段共聚物的研究进展[J];高分子通报;2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 程振平;陈健英;朱秀林;;不同引发体系下的苯乙烯活性/可控自由基聚合[A];中国化工学会2003年石油化工学术年会论文集[C];2003年
2 ;Model-Based Synthesis of Gradient Copolymers by Semibatch ATRP:From Modeling to Application[A];2012年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(上册)[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 龚张水;高表面活性超支化双亲聚合物的合成及其应用性能研究[D];浙江大学;2010年
2 程振平;甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯在微波辐射及常规加热作用下的原子转移自由基聚合[D];苏州大学;2003年
3 朱健;苯乙烯和(甲基)丙烯酸酯类的可逆加成——断裂链转移(RAFT)聚合研究[D];苏州大学;2004年
4 江成发;原子转移自由基交联共聚合成水凝胶及其反应动力学研究[D];四川大学;2005年
5 徐文健;“活性”/可控自由基聚合合成具有功能性侧链或端基聚合物[D];苏州大学;2005年
6 熊玉兵;稀土催化剂在离子液体及反向ATRP中的应用研究[D];浙江大学;2006年
7 毛淑才;聚四氟乙烯/聚丙烯酸酯微观复合改性乳液的制备及性能与应用研究[D];华南理工大学;2005年
8 卢礼灿;紫外—可见光活化室温可逆加成断裂链转移自由基聚合[D];湘潭大学;2006年
9 傅志峰;St、MMA原子转移自由基聚合系列引发剂引发效率及新型配位剂的研究[D];北京化工大学;1999年
10 徐江涛;甲基丙烯酸酯类单体的RAFT聚合[D];复旦大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李晓艳;带有羧基的含氟丙烯酸酯共聚物的制备及性能研究[D];华东理工大学;2011年
2 柯贞将;表面引发高分子聚合及其应用的研究[D];武汉工程大学;2010年
3 罗文;含氟丙烯酸酯梯度共聚物的RAFT无皂乳液聚合及其自组装行为的研究[D];武汉理工大学;2011年
4 陈海波;基于胆甾醇和聚乙二醇的两亲性嵌段共聚物的合成及其性质研究[D];武汉理工大学;2011年
5 许文梅;在胶束溶液体系中铈盐引发制备双亲嵌段共聚物PSt-b-PVP及其自聚集行为的研究[D];中北大学;2011年
6 魏霞;丙烯酸酯梯度共聚乳液的结构表征和性能研究[D];华南理工大学;2011年
7 马英子;纳米SiO_2/含氟聚丙烯酸酯复合乳液的合成与性能研究[D];华南理工大学;2011年
8 段红军;含氟苯丙聚合物基纳米TiO_2复合材料的制备及性能研究[D];华南理工大学;2011年
9 张琳;基于β-环糊精的两亲性超分子聚合物的制备及其自组装[D];郑州大学;2011年
10 肖剑波;基于温敏型半刚性链段的嵌段共聚物的合成与表征[D];湘潭大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马世宁;张占平;;舰船防污涂层技术的发展现状与趋势[J];中国表面工程;2009年06期
2 张占平;齐育红;刘红;;PTFE/FEVE氟碳防污涂层的表面特性与海藻附着[J];中国表面工程;2010年03期
3 韩磊;张秋禹;;低表面能防污涂料的最新研究进展[J];材料保护;2006年02期
4 王强;李昌诚;闫雪峰;张志明;于良民;;低表面能海洋防污涂层技术及其评价方法[J];材料导报;2008年10期
5 金晓鸿;;海洋污损生物防除技术和发展(Ⅱ)——各种海洋设施的防污[J];材料开发与应用;2005年06期
6 金晓鸿;;海洋污损生物防除技术和发展(Ⅲ)——世界防污技术的历史和发展[J];材料开发与应用;2006年01期
7 张彬,张兆斌,万小龙,胡春圃,应圣康;水分散体系中苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯梯度共聚物的合成与表征[J];高等学校化学学报;2004年06期
8 吴宁晶;郑安呐;姚文斌;黄永民;;聚苯乙烯/聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物的表面形态研究[J];高分子学报;2006年07期
9 冯利邦;方红霞;周树学;顾广新;武利民;;一步法制备聚二甲基硅氧烷大分子偶氮引发剂及其用于嵌段共聚物的合成[J];高分子学报;2007年05期
10 郭双庆;谢光银;马海英;;高吸油吸水性织物的开发及应用[J];国际纺织导报;2009年04期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 马春风;抗蛋白吸附聚合物的合成与性质[D];中国科学技术大学;2011年
2 梁国栋;结晶性嵌段共聚物薄膜形貌的研究[D];浙江大学;2007年
3 李亚鹏;新型功能嵌段共聚物合成及其自组装研究[D];吉林大学;2007年
4 冯利邦;具有微相分离结构的防污涂层的设计与研究[D];复旦大学;2007年
5 方红霞;PDMS-MDI-PEG多嵌段共聚物涂层微相分离行为及其性能的研究[D];复旦大学;2007年
6 罗振寰;有机硅改性聚氨酯涂层聚合物的合成及其表面性能[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周文木;生物表面海洋防污性能研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 宋军长;嵌段共聚物的合成、结构改性及其用于聚合物共混物的微结构控制研究[D];上海交通大学;2011年
3 王晓峰;水性透明防雾涂料的研究[D];北京化工大学;2000年
4 刘宣国;透明亲水丙烯酸树脂防雾材料的制备及应用研究[D];浙江工业大学;2005年
5 刘岩;新型亲水性防雾-耐磨涂料的合成与性能研究[D];吉林大学;2005年
6 单金环;玻璃防雾剂的研制及性能研究[D];辽宁师范大学;2007年
7 谢雷;Post-Graft法制备有机硅防雾耐磨杂化涂料的研究[D];吉林大学;2008年
8 莫伟星;嵌段共聚物相分离形态及形变回复行为研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 王家林;新型光敏预聚物的合成及其在涂料中的应用[D];江南大学;2009年
10 吴超君;大分子偶氮引发剂法嵌段共聚物合成研究[D];北京化工大学;2009年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李翠珍;张琰;胡小毅;郎美东;;聚己内酯-b-聚丙烯酸胶束溶液对碳酸钙结晶的研究[J];化学学报;2011年04期
2 边凤兰,杨毅,高明远,丁红,沈家骢;苯乙烯-二乙烯基苯与甲基丙烯酸接枝聚合的研究[J];高分子材料科学与工程;1994年05期
3 童身毅;寇玉霞;刘新泰;曾光明;温晋嵩;;两亲性超支化聚酯-酰胺的制备及其性能[J];化工学报;2006年02期
4 王旭;张爱波;郑亚萍;张娇霞;;两亲性聚合物/碳纳米管复合材料的研究进展[J];材料导报;2011年05期
5 邓联东,孙多先,张跃庭,霍建中,元英进,董岸杰;紫杉醇的聚乙二醇单甲醚-b-聚(L-乳酸)二嵌段共聚物纳米粒的研究[J];生物医学工程学杂志;2005年04期
6 邱军;王国建;尚婧;;聚乙烯基吡咯烷酮修饰多壁碳纳米管的研究[J];高分子学报;2007年04期
7 徐又一;易砖;朱利平;李小林;;基于聚砜的两亲性聚合物对聚醚砜膜的亲水化和抗污染性改性研究[J];功能材料信息;2011年02期
8 王国建;顾贤科;;两亲性聚合物修饰碳纳米管研究进展[J];高分子通报;2008年12期
9 班文彬;刘伟区;申德妍;侯孟华;;硅氢加成法制备含长链烷基两亲性聚合物[J];化工进展;2006年02期
10 张恂;顾丽瑛;;国内减水剂用两亲性聚合物的研究进展[J];胶体与聚合物;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐又一;易砖;朱利平;李小林;;基于聚砜的两亲性聚合物对聚醚砜膜的亲水化和抗污染性改性研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
2 荀苗苗;李硕;张骥;余孝其;;基于小分子PEI的可降解两亲性聚合物的合成及其基因载体性质研究[A];中国化学会第28届学术年会第3分会场摘要集[C];2012年
3 杜凡凡;鲍寅寅;刘斌;白如科;;苝二酰亚胺桥接的含POSS的两亲性聚合物的合成及温敏性荧光纳米粒子的制备[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
4 崔月芝;任晓亮;董雪明;;含芘荧光团的聚硅氧烷-丙烯酸酯两亲性聚合物的制备[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
5 易砖;徐又一;朱利平;李小林;赵翌帆;;以N,N-二甲基甲基丙烯酸乙酯为末端嵌段的长嵌段两亲性聚合物对聚醚砜膜的亲水化改性及其刺激-响应行为研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
6 张蓉平;左彪;高杰;张丽;王新平;;分子水平研究AB及ABA型氟化嵌段共聚物甲苯溶液气液界面结构[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
7 何天白;;2011年度中国化学会“高分子科学邀请报告荣誉奖”获奖人报告 基于高分子软物质特性构建嵌段共聚物非平衡相[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
8 李跃;钱虎军;吕中元;;多分散性对嵌段共聚物相行为的影响[A];中国化学会第28届学术年会第7分会场摘要集[C];2012年
9 卜伟锋;;基于多酸-嵌段共聚物的胶束和囊泡[A];2010中西部地区无机化学化工学术研讨会论文集[C];2010年
10 孙德志;刘杰;魏西莲;张骞;郑利强;;两类阳离子表面活性离子液体与嵌段共聚物相互作用[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 肖化;美国含氟聚合物需求激增[N];中国化工报;2010年
2 李宏乾;含氟聚合物:要敢于问鼎高端[N];中国化工报;2009年
3 徐维正;氟烃市场万马齐喑 含氟聚合物一枝独秀[N];国际经贸消息报;2002年
4 王葆林;梅兰与美国3M开展高端合作[N];中国化工报;2004年
5 华泰证券郑宇;有机氟材料行业前景向好[N];中国化工报;2002年
6 沈向明;高效专用绿色[N];中国化工报;2002年
7 易继哲;SIS供不应求发展空间大[N];中国化工报;2004年
8 杨栋;吸湿排汗纤维织物染整加工[N];中国纺织报;2004年
9 孙伯庆 栾瑛洁 孙宇;热塑性弹性体的现状与发展[N];中国化工报;2000年
10 本报记者 陈葳;让设备远离腐蚀侵扰[N];中国化工报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王筠;两亲性聚合物的合成与性能研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 王万杰;苯乙烯类嵌段共聚物及其共混物的黏弹行为研究[D];浙江大学;2006年
3 侯小东;新型光学活性聚苯乙烯-b-聚乳酸/纳米晶体杂化材料的化学、物理研究[D];上海交通大学;2009年
4 要旸;亲水性聚合物在基因载体、表面蛋白固定及蛋白结晶方面的应用[D];南开大学;2010年
5 杨柳;生物可吸收聚乳酸—聚乙二醇嵌段共聚物自组装纳米胶束药物控释体系研究[D];复旦大学;2010年
6 谷巨明;碘仿作链转移剂的氯丁二烯乳液聚合及嵌段共聚物合成研究[D];北京化工大学;2010年
7 张国杰;自洽场理论Fourier空间解法:ABC星型与线型嵌段共聚物相图计算[D];复旦大学;2009年
8 刘丽;丙烯酸酯系聚合物的亲水化改性及其性质与应用研究[D];吉林大学;2009年
9 王育才;聚磷酸酯的控制合成及其在药物传递中的应用[D];中国科学技术大学;2010年
10 陈峥;新型含噻吩或咔唑发光聚合物材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘耀斌;两亲性聚合物合成及抗菌性能研究[D];兰州大学;2010年
2 和磊磊;两亲性材料的合成及其共混改性超滤膜的研究[D];宁波大学;2012年
3 韩立;两亲性聚合物N-maleoyl Chitosan-Pluronic的合成及其聚集性质研究[D];天津大学;2010年
4 陆居山;基于两亲性聚合物的智能药物缓释载体的合成及性能研究[D];苏州大学;2010年
5 王艳斋;聚维生素C丙烯酸酯为亲水片段的药物载体的合成与性质研究[D];北京化工大学;2012年
6 胡楠;不同形态两亲性聚合物稳定的金纳米粒子及其异相催化[D];天津大学;2012年
7 时宁宁;RAFT合成P4VP基两亲性聚合物及其在溶液中的自组装研究[D];北京化工大学;2012年
8 王学敏;新型糖响应性纳米药物输送材料的合成及性质研究[D];北京化工大学;2011年
9 张大为;功能化高分子胶束药物载体的制备与研究[D];北京化工大学;2010年
10 雍大卫;基于β-环糊精的顺铂超分子胶束前药的制备及细胞毒性研究[D];华东师范大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026