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NAS介导可酰胺化的环境敏感性嵌段共聚物的合成及相行为研究

张飒  
【摘要】: 环境敏感性聚合物是一类能感应环境变化的高分子,主要包括温度敏感性高分子、pH敏感性高分子、光敏性高分子等。全亲水性嵌段聚合物由一定条件下都具有水溶性的嵌段构成,聚合物可以是两嵌段或多嵌段,它在改变溶液的温度、pH或加入其他离子等条件下,可以自组装成胶束,其胶束化可以在完全亲水的环境下进行。嵌段聚合物胶束在很多方面都有重要的应用如药物输送、净化环境、污水处理等。原子转移自由基聚合(ATRP)是制备嵌段共聚物比较常见的一种方法,有适用单体范围广、反应条件温和等自身的优点。 基于以上的研究背景,在其基础上本文首先采用自由基溶液聚合法合成聚(N,N-二乙基丙烯酰胺-co-N-丙烯酸琥珀酰亚胺酯)(P(DEAM-co-NAS))共聚物。对共聚物组成和加入介质的性质对P(DEAM-co-NAS)水溶液温敏性的影响做了系统研究。其后采用原子转移自由基聚合(ATRP)技术合成两嵌段共聚物PDEAM-b-PNAS和PDEAEMA-b-P(DEAM-co-NAS),并研究嵌段共聚物在水溶液中的性质和胶束化行为。具体研究内容如下: 1.采用自由基溶液聚合法合成聚(N,N-二乙基丙烯酰胺-co-N-丙烯酸琥珀酰亚胺酯)(P(DEAM-co-NAS))共聚物。使用傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振谱仪(1H NMR)对P(DEAM-co-NAS)结构进行表征;并研究了共聚物组成和加入介质的性质对P(DEAM-co-NAS)水溶液温敏性的影响。结果表明:随着NAS含量增加,共聚物水溶液的低临界溶解温度(LCST)逐渐升高,温敏性降低;盐的引入使P(DEAM-co-NAS)水溶液的LCST降低,所引入盐的阴离子价数越高,影响程度越大;有机酸的引入使P(DEAM-co-NAS)水溶液的LCST降低;乙二胺、丁二胺的引入使P(DEAM-co-NAS)水溶液的LCST升高,二胺对P(DEAM-co-NAS)水溶液温敏性影响程度要大于NaOH。 2.利用ATRP合成了PDEAEMA-b-P(DEAM-co-NAS)全亲水性嵌段共聚物,该共聚物同时具有温度和pH双重敏感性。用1H NMR和GPC测定共聚物的结构,用紫外可见分光光度计测定嵌段共聚物在水溶液中随环境变化其透光率不同,使用激光粒度仪和透射电子显微镜研究了共聚物在水溶液中的胶束化行为。结果表明:利用ATRP法合成出分子量窄分布的共聚物。该共聚物在25℃,pH 8.2时,PDEAEMA-b-P(DEAM-co-NAS)可以形成以PDEAEMA为核,P(DEAM-co-NAS)为壳的胶束;在pH 7.0的水溶液中,温度高于45℃时,嵌段共聚物PDEAEMA-b-P(DEAM-co-NAS)可以形成以P(DEAM-co-NAS)为核,PDEAEMA为壳的反胶束。所形成的胶束在加入乙二胺的条件下可以形成壳交联胶束,这种胶束结构较为稳定,基本上不受环境的影响。 3.利用ATRP合成了PDEAM-b-PNAS两嵌段共聚物,利用红外、1H NMR和GPC测定共聚物的结构及其分子量的分布情况;用紫外可见分光光度计测定了嵌段共聚物在水溶液中随温度变化其透光率不同;利用透射电子显微镜,研究了嵌段共聚物在选择性溶液中的胶束化行为。结果表明:利用ATRP法成功合成出分子量窄分布的共聚物,且该共聚物具有温度敏感性;共聚物在选择性溶剂中形成以PNAS为核的胶束。


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