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层状星形聚合物的合成与性能研究

彭云  
【摘要】: 星形聚合物是一类具有特殊形态学结构的聚合物,因其自身表现出良好的反应性与多功能性,自出现以来一直受到广泛的关注。高分子科学家制备和研究了各种结构的星形聚合物,例如:多臂、杂臂、嵌段、接枝等。其中,具有层状结构的星形聚合物因其特殊的空间拓扑结构在药物传输/缓释放、医学成像、多层纳米膜的制备、分子捕捉和金属净化剂等领域展示出较大的应用前景。在前人研究工作的基础上,本论文主要是描述了几种结构新颖的层状结构星形聚合物的合成与性能研究,并对水相中制备聚苯酚进行了一定的研究,具体内容如下: 1.用核交联的方法合成了大环聚苯乙烯封端的星形聚合物,类似的工作还未见报道。首先用“点击”化学和原子转移自由基聚合(ATRP)联用的方法合成了大环聚苯乙烯与线形聚苯乙烯的两嵌段蝌蚪状共聚物,接着用ATRP方法将蝌蚪状聚合物的活性链末端与二乙烯基苯交联形成核交联的星形聚合物。所得星形聚合物的臂的数量通过核磁谱计算得到,绝对分子量通过配有多角激光光散射检测器的凝胶液相色谱仪测量。用线形链较短的蝌蚪状前驱物制备的星形聚合物反而具有较大的分子量和更多的臂,这些聚合物环封端的星形聚合物拥有高度交联的核和很多扩散开来的臂,并有两个玻璃化转变温度,分别对应与线形和聚合物环。 2.合成了一种结构新颖的四臂星形两嵌段共聚物(sPS-b-HPG)4,其中每条臂都是由线形的聚苯乙烯(PS)和超支化缩水甘油(HPG)组成的两嵌段共聚物。星形PS是以四官能团的引发剂用ATRP方法引发聚合而制备的,随后将其链末端转变为羟基,并以此星形PS的端羟基引发缩水甘油在三氟化硼乙醚(BF3-OEt2)催化下进行阳离子开环聚合。核磁共振氢谱和碳谱用来表征该嵌段共聚物的化学结构,DSC的分析结果表明(sPS-b-HPG)4有两个玻璃化转变温度,分别对应PS和HPG。在(sPS-b-HPG)4中掺杂的LiC1O4的量较少时,HPG的玻璃化转变温度会升高,而加入的LiC1O4的量较多时,HPG的玻璃化转变温度会降低,而LiC1O4的加入对PS嵌段的玻璃化转变温度基本没有影响。通过粘度分析方法研究了锂离子与(sPS-b-HPG)4以及与HPG之间的相互作用,发现sPS内核可以促进锂离子与HPG之间的相互作用。星形超支化层状结构固体电解质(sPS-b-HPG)4/LiClO4的离子电导率要明显高于单纯超支化HPG/LiCl04。 3.水相分散的碳纳米管可以控制酶促氧化聚合苯酚的高分子结构,得到的聚苯酚中有90%的结构单元都是热稳定性很好的苯醚结构,聚合物的产率取决于碳纳米管的使用量,说明碳管的表面吸附对结构控制起到关键作用。在用碳纳米管为模板的酶催化苯酚聚合的基础上,以碳纳米管表面共价接枝的对苯二酚为起始剂,成功制备聚苯醚改性的纳米碳管。本工作为制备高性能的聚合物和碳纳米管的改性提供了一种新的途径。


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