pH响应超支化聚丙烯酰基乙二胺的制备及其应用

摘要

pH响应超支化聚合物结合了超支化聚合物分子链不易缠结,溶解性好、粘度低和分子链末端带有大量官能团等优点以及对pH具有响应行为的特点,已成为智能材料的研究热点之一。
　　本文合成了单体 N-叔丁基氧羰基-丙烯酰基-1,2-乙二胺(N-Boc-AEN)、N-丙烯酰基-1,2-乙二胺盐酸盐(N-AENH)和N-丙烯酰基-1,2-乙二胺(N-AEN)。利用可逆加成-断裂链转移自由基(RAFT)聚合法制备了聚 N-叔丁基氧羰基-丙烯酰基-1,2-乙二胺(PBAEN)。以PBAEN为反应物通过一锅法(双硫酯的还原反应和巯基与环氧官能团的Click反应同时发生)制备出含卟啉或芴结构单元的PBAEN。继而经去保护反应将PBAEN成功的转变为具有荧光性能的水溶性聚N-丙烯酰基-1,2-乙二胺盐酸盐-卟啉/芴(PAENH-EPT/DEPF)。
　　同时,本文利用单体N-AEN,通过迈克尔加成聚合法得到超支化聚N-丙烯酰基-1,2-乙二胺(HYPAEN),并对其进行功能化改性,以期获得具有多重响应性的超支化聚合物。利用核磁共振波谱(NMR)、傅立叶红外光谱(FTIR)、紫外可见光谱(UV-Vis)和荧光光谱等对单体和聚合物的结构和性能进行了表征。通过凝胶渗透色谱(GPC)测定了 PBAEN的分子量及其分布。而且研究了pH变化对聚合物性质的影响。
　　本文分为四章,主要内容如下:
　　第1章:绪论。对超支化聚合物和刺激-响应性聚合物进行了简单介绍,并对超支化聚酰胺-胺的研究现状进行了概述。
　　第2章:单体和链转移剂的合成与表征。
　　第3章:聚N-丙烯酰基-1,2-乙二胺盐酸盐-卟啉/芴的合成及其pH响应。利用RAFT聚合和一锅法成功合成了荧光聚合物 PAENH-EPT和PAENH-DEPF,并研究了它们的pH响应行为以及浓度变化对其的光学性质的影响。
　　第4章:超支化聚N-丙烯酰基-1,2-乙二胺的合成及应用。利用迈克尔加成聚合法合成 HYPAEN,然后将它与异丁酰氯和N-异丙基丙烯酰胺反应得到各自的接枝产物HYPAEN-IBAm和HYPAEN-NIPAm,并讨论了pH变化对HYPAEN性质的影响。

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第1章 绪 论

1.1 超支化聚合物概述

1.1.1 引言

1.1.2 超支化聚合物的合成

1.1.3 超支化聚合物的表征

1.1.4 超支化聚合物的功能化

1.2 刺激-响应性聚合物

1.2.1 pH响应性聚合物

1.2.2 温度响应性聚合物

1.2.3 光响应性聚合物

1.2.4 电解质响应性聚合物

1.3 超支化聚酰胺-胺的研究现状

1.4 本文研究的主要内容和意义

第2章 单体和链转移剂的合成与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 主要仪器和药品

2.2.2 测试方法

2.2.3 丙烯酰氯的制备

2.2.4 HCl的饱和THF溶液的制备

2.2.5 N-叔丁基氧羰基-1,2-乙二胺的合成

2.2.6 N-Boc-AEN的合成

2.2.7 N-AENH的合成

2.2.8 DDMAT的合成

2.3 结果与讨论

2.3.1 N-叔丁基氧羰基-1,2-乙二胺的结构表征

2.3.2 N-Boc-AEN的结构表征

2.3.3 N-AENH的结构表征

2.3.4 DDMAT的结构表征

2.4 本章结论

第3章 聚N-丙烯酰基-1,2-乙二胺盐酸盐-卟啉/芴的合成及其pH响应性

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 主要仪器和药品

3.2.2 测试方法

3.2.3 单环氧卟啉（EPT）的制备

3.2.4 双环氧芴（DEPF）的制备

3.2.5 RAFT聚合制备PBAEN

3.2.6 PAENH-EPT的合成

3.2.7 PAENH-DEPF的合成

3.3.1 聚合物的红外表征

3.3.2 聚合物的核磁表征

3.3.3 PBAEN、PBAEN-EPT和PBAEN-DEPF分子量的测定

3.3.4 聚合物的紫外荧光光谱测定

3.3.5 PAENH-EPT和PAENH-DEPF的pH响应性测定

3.3.6 浓度变化对PAENH-EPT和PAENH-DEPF紫外荧光的影响

3.4 本章结论

第4章 超支化聚N-丙烯酰基-1,2-乙二胺的合成及应用

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 主要仪器和药品

4.2.2 测试方法

4.2.3 聚合物聚合度的计算

4.2.4 N-AEN的迈克尔加成聚合机理

4.2.5 N-AEN的迈克尔加成聚合

4.2.6 HYPAEN接枝N-异丙基丙烯酰胺

4.2.7 HYPAEN接枝异丁酰氯

4.3 结果与讨论

4.3.1 HYPAEN的表征

4.3.2 两种接枝产物的表征

4.3.3 pH值对HYPAEN分子量和溶解度的影响

4.4 本章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果