半刚性链水溶性温敏性聚合物的制备及性能研究

摘要

温敏性聚合物是一种能够对温度刺激产生响应的智能聚合物,由于其潜在应用价值,近年来备受关注。目前报道的合成类水溶性温敏性聚合物几乎都是基于柔性高分子链段。在天然高分子及其衍生物中,也有不少具有温度响应性,例如多肽、烷基取代纤维素等,这些温敏性聚合物具有显著的半刚性链结构,但由于其本质来源于天然高分子及其衍生物,使得这类温敏性聚合物的分子设计和合成过程非常有限。甲壳型液晶高分子是一种刚性侧链型液晶高分子,它具有典型的半刚性链结构。目前合成的甲壳型液晶高分子大多都不溶于水,具有温度响应性的甲壳型液晶高分子就更少了。因此,在甲壳型液晶高分子基础之上引入水溶性质和温敏性质,无论是在理论研究上还是实际应用中都将具有十分重要的意义。
　　本论文结合甲壳型液晶高分子和温敏性聚合物的分子设计思路,设计并合成了两种新型的水溶性温敏型单体及其聚合物,着重对聚合物本体性质和溶液体系温敏性质进行了详细地研究,主要做了以下三个方面的工作:
　　1.设计并合成了两种新型的水溶性温敏型单体,乙烯基对苯二甲酸二(N-羟乙基吡咯烷酮)酯(M1)和乙烯基对苯二甲酸二(N-羟丙基吡咯烷酮)酯(M2),单体M1和M2都具有温敏性,其低临界溶解温度(LCST)均随浓度的升高而降低且浓度越高发生相分离的速度越快;同一浓度下,M2的LCST均低于M1,而且M2对温度响应性均比M1敏感。
　　2.采用一般自由基聚合方法得到了分子量相当的聚合物P1和P2,与一般的甲壳型液晶高分子类似,这类聚合物具有半刚性链结构,P1能形成柱状向列相(ФN),P2能形成六方柱状向列相(ФHN)。聚合物P1的LCST过高超出了能够测量的温度范围,而在聚合物中引入更加疏水的烷基基团之后降低了该类聚合物的浊点,聚合物P2的水溶液展现出快速而尖锐的相转变且无滞后现象,同时,聚合物的浓度和同位素效应对其浊点影响较大,聚合物的浊点随着浓度的升高而降低,而在相同的浓度下,聚合物的浊点在重水中比一般的水中要低一些。
　　3.采用原子转移自由基聚合(ATRP)方法合成了一系列不同分子量的窄分布聚合物样品P2,P2的数均分子量只有大于4.68×104gmol-1才表现出液晶性。P2聚合物水溶液的浊点具有明显的分子量和浓度依赖性,P2的分子量增加,其LCST显著升高,当分子量增加到一定程度之后,LCST值略微降低;聚合物P2的浓度升高,其LCST显著降低。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 温敏性聚合物

1.3 甲壳型液晶高分子

1.4 本论文的选题和设计思路

第2章 单体的设计合成及温敏性研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

第3章 聚合物的合成及本体性质与温敏性质研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第4章 分子量大小对聚合物液晶性与温敏性的影响

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 个人简历、攻读硕士学位期间发表的论文