结构可控的含聚烯烃嵌段共聚物的设计、合成及其自组装

摘要

设计合成含极性聚合物链段的聚烯烃嵌段共聚物，对拓宽聚烯烃的应用范围具有重要意义，是近年来聚烯烃功能化研究的热点之一。本文介绍了将叶立德活性聚合与原子转移自由基聚合(ATRP)相结合，制备了聚亚甲基-b-聚丙烯酸叔丁酯(PM-b-PtBA)两嵌段共聚物和聚亚甲基-b-聚丙烯酸叔丁酯-b-聚苯乙烯(PM-b-PtBA-b-PS)三嵌段共聚物，并对PM-b-PtBA进行水解得到两亲性共聚物PM-b-PAA，然后研究各共聚物的自组装性能。
　　 首先利用叶立德活性聚合制备含端羟基的聚亚甲基(PM-OH)，通过核磁共振谱、傅里叶变换红外光谱、高温凝胶渗透色谱进行表征，确定羟基化率接近100％，其分子量可以在1000～10000g/mol范围内进行调控，分子量分布很窄(Mw/Mn＜1.10)。PM-OH通过官能团转化，使PM末端带上可以引发ATRP聚合的活泼溴基团，得到大分子引发剂PM-MI。利用PM-MI引发丙烯酸叔丁酯的ATRP聚合获得PM-b-PtBA两嵌段共聚物，再由PM-b-PtBA为引发剂引发苯乙烯的ATRP聚合获得PM-b-PtBA-b-PS三嵌段共聚物，将PM-b-PtBA进行水解可以得到PM-b-PAA两亲性嵌段共聚物。
　　 对上述制备的嵌段共聚物进行了自组装行为研究，发现两亲性共聚物PM-b-PAA在水溶液中能够自组装形成球形胶束，胶束平均粒径约为250nm。利用呼吸图法将所得嵌段共聚物分别以三氯甲烷(CHCl3)和二硫化碳(CS2)作为溶剂制备多孔薄膜，用扫描电子显微镜(SEM)观察其表面形貌，研究了聚苯乙烯(PS)链段长度和制膜温度对多孔薄膜形貌的影响规律。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 聚烯烃的功能化

1.1.1 直接共聚合方法

1.1.2 反应性基团功能化方法

1.1.3 聚烯烃的后功能化方法

1.2 功能化聚烯烃制备嵌段共聚物

1.2.1 聚烯烃大分子引发剂引发活性阴离子聚合

1.2.2 聚烯烃大分子引发剂引发原子转移自由基聚合(ATRP)

1.2.3 聚烯烃大分子引发荆引发可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)

1.2.4 聚烯烃大分子引发剂引发氮氧自由基调控聚合(NMP)

1.2.5 功能化聚烯烃的“Click”反应

1.3 含聚丙烯酸的功能化聚烯烃共聚物的研究进展

1.4 叶立德活性聚合方法

1.5 论文的选题意义和设计思路

2 原料试剂和仪器

2.1 原料试剂及其精制提纯

2.1.1 原料和试剂

2.1.2 试剂的精制

2.2 主要设备及仪器

2.3 主要分析仪器

3 嵌段共聚物的合成及表征

3.1 叶立德活性聚合制备端羟基聚亚甲基(PM-OH)

3.1.1 端羟基聚亚甲基的合成路线

3.1.2 端羟基聚亚甲基的合成步骤

3.1.3 结果与讨论

3.1.4小结

3.2 ATRP大分子引发剂的制备(PM-MI)

3.2.1 大分子引发剂的合成路线

3.2.2 大分子引发剂的合成步骤

3.2.3 结果与讨论

3.2.4 小结

3.3 两嵌段共聚物的合成

3.3.1 两嵌段共聚物的合成路线

3.3.2 两嵌段共聚物的合成步骤

3.3.3 结果与讨论

3.3.4 小结

3.4 三嵌段共聚物的合成

3.4.1 三嵌段共聚物的合成路线

3.4.2 三嵌段共聚物的合成步骤

3.4.3 结果与讨论

3.4.4 小结

3.5 本章小结

4 嵌段共聚物的自组装

4.1 两亲性共聚物(PM-b-PAA)的胶束化研究

4.1.1 胶束溶液的配制

4.1.2 临界胶束浓度的测定

4.1.3 胶束粒径的测定

4.1.4 胶束形貌的观测

4.1.5 小结

4.2 嵌段共聚物微孔膜的制备

4.2.1 多孔薄膜的制备

4.2.2 多孔薄膜表面形貌的观察

4.2.3 小结

4.3 本章小结

5 结论

参考文献

致谢

个人简历

研究成果