离子液体对两亲嵌段聚合物10R5在水中相行为和自组装的调控研究

摘要

鉴于嵌段聚合物各链段的亲疏水性质的不同，它们在水中能够自组装形成形貌各异的自组装体。多年来，人们一直致力于利用温度、pH、光、无机盐、表面活性剂、有机溶剂、脂肪醇和聚合物本身的分子结构等手段来调控聚合物在水中自组装体的微观结构，并且取得了重要的进展。然而，离子液体对聚合物在水中的相行为及簇集行为的调控研究较少，并缺乏系统的认识。鉴于此，作为国家自然科学基金项目(No.21203057)的一部分，本文系统地研究了离子液体阳离子的结构、阴离子的类型、离子液体的浓度等因素对两亲聚合物Pluronic10R5在水中相行为和簇集行为的影响规律，为离子液体在聚合物科学中的应用提供一些科学依据。本文的主要内容如下:
　　1.研究了嵌段聚合物[PPG]8-[PEG]22-[PPG]8（简写为10R5）在水中的临界溶解温度，并在此基础上研究了离子液体[C2mim]Cl、[C2mim]Br、[C2mim]I、[C2mim][BF4]、[C2mim][SCN]、[C2mim][EtOSO3]、[C4mim]Cl、[C4mim]Br、[C6mim]Cl、[C8mim]Cl、EAN、[P4,4,4,4]Br、[C4mpyr]Br和[C4mpyrr]Br对聚合物在水中临界溶解温度的影响规律。[C2mim]Cl、[C2mim]Br和[C2mim][EtOSO3]对Pluronic10R5+水体系的相行为产生盐析效应，使Pluronic10R5+水体系的LCST值降低。EAN、[C2mim][SCN]、[C2mim][BF4]、[C4mim]Br、[C4mpyr]Br、[C4mpyrr]Br、[C6mim]Cl、[C8mim]Cl和[P4,4,4,4]Br对Pluronic10R5+水体系的相行为产生盐溶效应，使Pluronic10R5+水体系的LCST值升高。最有趣的是[C2mim]I，在离子液体与水的质量比较小时，该离子液体对Pluronic10R5+水体系的相行为产生盐溶效应，使Pluronic10R5+水体系的LCST值升高;当离子液体与水的质量比较大时，该离子液体对Pluronic10R5+水体系的相行为产生盐析效应，使Pluronic10R5+水体系的LCST值降低。
　　2.利用动态光散射和表面张力等方法测定了嵌段聚合物10R5在IL([C2mim]Cl、[C4mim]Cl、[C6mim]Cl、EAN、[P4,4,4,4]Br、[C4mpyr]Br、[C4mpyrr]Br和[C4mim]Br)+水体系中的临界胶束浓度(CMC)和簇集体尺寸，分析了阳离子结构、烷基链长度及离子液体的浓度对聚合物在水中的CMC和簇集体尺寸的影响规律。此外，利用聚合物在水中胶束过程的热力学方程，计算了聚合物胶束化过程的热力学参数ΔG0、ΔH0、ΔS0，确定了阳离子结构和烷基链长度聚合物胶束化过程控制因素的影响。
　　3.利用动态光散射和表面张力技术，研究了含有不同阴离子的离子液体([C2mim]Cl、[C2mim]Br、[C2mim]I、[C2mim][BF4]、[C2mim][SCN]和[C2mim][EtOSO3])对聚合物在水中的临界胶束浓度和簇集体尺寸的影响规律，分析了阴离子对聚合物在水中的临界胶束浓度和簇集体尺寸影响的分子原因。在此基础上，确定了阴离子类型对聚合物胶束化过程控制因素的影响规律。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 两亲嵌段聚合物的结构特征

1．2 两亲嵌段聚合物+水体系的相行为

1．3 两亲嵌段聚合物在水中的胶束化行为

1．3．1 两亲嵌段聚合物胶束化的形成机理

1．3．2 两亲嵌段聚合物在水中胶束化的影响因素

1．3．3 两亲嵌段聚合物在水中胶束化的热力学分析

1．4 离子液体及其特性

1．5 离子液体对嵌段聚合物-水相行为的影响研究进展

1．6 离子液体对于嵌段聚合物在水中胶束化行为影响的研究进展

1．7 Pluronic聚合物及其特性

1．8 本文的研究意义和主要内容

第二章 离子液体对Pluronic 10R5-水体系相行为的影响

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 Pluronic 10R5+水体系的液-液平衡相图的测定

2．2．4 离子液体+水+Pluronic 10R5体系的液-液平衡相图的测定

2．2．5 嵌段聚合物10R5在水中的粒径大小和粒径分布的测定

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 烷基链长度对Pluronic 10R5+水体系的液-液平衡相图的影响

2．3．2 离子液体的阳离子结构对Pluronic 10R5+水体系液-液相行为的影响

2．3．3 离子液体阴离子对Pluronic 10R5+水体系液-液相行为的影响

2．4 聚合物10R5+水体系相分离的动态光散射研究

2．5 小结

第三章 阳离子结构对Pluronic 10R5在水中胶束化行为的影响

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 表面张力的测定

3．2．4 粒径大小与粒径分布的测定

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 离子液体阳离子烷基链长度对Pluronic 10R5在水中CMC的影响

3．3．2 离子液体阳离子结构对Pluronic 10R5在水中CMC的影响

3．3．3 离子液体阳离子烷基链长度对Pluronic 10R5在水中胶束尺寸的影响

3．3．4 离子液体阳离子结构对Pluronic 10R5在水中胶束尺寸的影响

3．3．5 热力学参数

3．4 小结

第四章 阴离子的结构对Pluronic 10R5在水中胶束行为的影响

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 表面张力的测定

4．3 结果与讨论

4．3．1 离子液体阴离子对Pluronic 10R5在水中CMC的影响

4．3．2 离子液体阴离子对Pluronic 10R5在水中胶束尺寸的影响

4．3．3 热力学参数

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

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