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具有活性氨基的聚膦腈复合微粒的构筑

张鹏  
【摘要】: 本论文基于膦腈材料优异的结构可设计性的特点,进一步丰富了环交膦腈在构建聚合物微纳米复合材料领域的研究内容,具体分述如下:(1)氨基的聚合物微球是非常重要的一类功能性材料,目前用于制备该功能材料主要采用的是分散聚合和物理共混的方法,其存在的技术问题有:其一,分散聚合过程所得目标产物因分散剂被包埋而致使产物纯度及物性受到影响;其二,物理共混过程中前躯体的合成步骤较为繁琐。因此,研究一种简单的无表面活性剂的制备方法,必将具有重要的理论和现实意义。(2)氨端的碳纳米是另一类重要的功能性材料,它可广泛的应用于增强材料,生物系统及电催化等领域。价键改性和包覆是实现其功能化的两大重要手段,前者因功能基团直接连接到碳纳米管的π共轭骨架上,故其极大地损害了碳纳米管的力学和电学性能;而非价键包覆手段则因为包覆分子与碳纳米管之间的相互作用极其微弱,所以包覆层具有不稳定性,因而极易于脱离碳纳米管基体而达不到实际应用的目的。本文围绕以上两个两面展开初步研究,主要研究内容及结果如下: 以六氯环三膦腈(HCCP)与4, 4′-二氨基二苯醚(ODA)为共聚单体,三乙胺(TEA)为缚酸剂,乙腈为溶剂,在无外加表面活性剂或稳定剂的条件下,采用一步沉淀聚合法法成功地制备出高度交联的氨基聚膦腈微球;并且考察了不同反应条件,如温度,缚酸剂,两种功能单体浓度,不同配比,以及滴加方式对产物微观形貌的影响,得出最优的反应条件:HCCP的浓度应控制在2-4 mg/ml,温度以60°C为宜。 所制备的聚膦腈微球因表面氨基具有较强的还原能力,可直接还原氯金酸水溶液为相应的纳米金属颗粒,同时聚膦腈微球表面的氨基和芳环结构有利于稳定金纳米颗粒,故此反应中,微球可直接负载金纳米颗粒,从而构建基于聚膦腈的金属纳米复合材料,在此过程中,聚膦腈微球同时扮演“载体”和“还原剂”的双重角色。该合成工艺具有的优点:(1)一步即可完成,无需事先合成金纳米粒子;(2)反应条件温和,该反应于室温条件下完成;(3)无需外加还原剂和稳定剂,金纳米粒子在微球表面的分散是借助于超声条件来实现的。 进一步以六氯环三膦腈(HCCP)与4, 4′-二氨基二苯醚(ODA)为共聚单体,三乙胺(TEA)为缚酸剂,乙腈为溶剂,基于一种简单的,单步的,非共价健整合具有活性的交联的聚膦腈纳米粒子和多壁碳纳米管,构建了一种强健的富有表面活性氨基的纳米杂化结构的复合物;相比于传统的非价健包覆手段而言,这种新颖的组装策略有可能实现包覆层分子与碳纳米管间具有更大的界面相互作用力,因为即整个包覆层是一种高度交联的体型结构;(2)通过改变共聚单体(HCCP, ODA)的摩尔配比可以有效的实现表面氨基数量的调整;(3)在不使用任何的稳定剂和还原剂的情况下,这种独特的包覆层结构还可以自发的还原HAuCl4水溶液并负载相应的金属凝胶。这种独特的纳米结构有望在以下方面得到应用:(1)作为化学交联剂分散到环氧,聚氨酯基体中用作增强材料;(2)连接一系列生物活性分子,用作生物材料;(3)负载金属纳米粒子用于光,电及有机催化应用。


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