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支化聚合物的合成、自组装和应用研究

江国华  
【摘要】:本文旨在研究支化聚合物的合成、支化聚合物的自组装及其在纳米材料修饰、金属纳米粒子制备、离子识别等方面的基础应用研究。 在过去的几十年来,支化聚合物的研究得到长足的发展,目前已成为高分子研究中最为活跃的领域之一。支化聚合物具有内部多孔的三维结构,由于其独特的构筑,使得支化聚合物的合成与应用在世界范围内受到人们越来越多的关注。论文系统总结、评述了支化聚合物的合成及其相关的应用进展,应用核磁(~1H-NMR、~(13)C-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、红外光谱(FT-IR)、热谱(DSC、TG)、紫外光谱(UV)、透射电镜(TEM)、光学显微镜(OMS)等综合实验手段,研究了聚酯和聚醚支化聚合物的合成、修饰及表征;分析了聚酯和聚醚支化聚合物的宏观、微观自组装现象;拓展了支化聚合物在碳纳米管的表面修饰、金属纳米粒子制备、阴离子识别等方面的应用,取得了一系列重要研究成果。 合成了系列含酯基和羟基的Fréchet型聚苄醚树枝状分子,对所合成的树枝状分子通过元素分析、~1H-NMR、FT-IR等进行了分析表征,确定了其结构。在树枝状分子存在下,通过相转移法制备了金纳米粒子,发现随树枝状分子代数的增加,树枝状分子组装形成的空腔体积也增大,所制得的金纳米粒子也随之增大,建立了一种金属纳米粒子制备的方法;将制得的聚苄醚Fréchet型树枝状分子接枝到碳纳米管上,制得了一类新型的树枝状分子改性的碳纳米管,发现所制得的经Fréchet型树枝状分子改性的纳米碳管在有机溶剂中具有良好的溶解性,为碳纳米管的改性提供了新的方法。 在所合成Fréchet型树枝状分子内核部位引入卤素原子,并作为引发剂,利用原子转移自由基聚合法(ATRP)对甲基丙烯酸甲酯(MMA)和苯乙烯(St)进行聚合研究,制得了二个系列新型树枝状—线型聚合物,分析了聚合时间、聚合温度、引发剂与单体的摩尔比等条件对聚合的影响;发现由于聚苄醚树枝状分子和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及聚苯乙烯(PSt)在溶剂中存在溶解性差异,因而在混合溶剂中可自组装成不同形貌的组装结构。 合成了聚醚和聚酯二个系列的超支化聚合物,并用苯甲酰和对甲苯磺酰对其进行修饰,利用所得超支化聚合物中基团间的非共价键作用,在选择性溶剂中成功地获得了形貌各异的组装体。发现经苯甲酰修饰过的超支化聚醚二氯甲烷溶液,经简单的溶剂挥发过程可组装成宏观多壁管;研究结果表明溶剂种类对宏观自组装有明显的影响,这可能是溶剂的极性及挥


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