自由基聚合制备梳状多聚轮烷及其表征

摘要

轮烷是由线性分子（作为“轴”）和以非共价键穿在线性分子上的环状分子（作为“转子”）组成，并且两端连接有大体积的封端基团。若没有封端基团或是只有一个封端基团，则称为准轮烷。若每条轴链上包合了多于一个的环状分子，则称为多聚轮烷和多聚准轮烷。环糊精(CD)与大分子间的主客体包合是多聚（准）轮烷的一个重要研究内容。其中，CD位于侧链的梳状多聚（准）轮烷具有结构设计灵活可变，制备方法多样等特点，可通过对聚合物侧链的设计，实现多种功能的组合，构建更为复杂的超分子体系。近年来，通过超分子自组装得到新型组装功能材料已经成为材料研究的热点之一，并已广泛应用于药物运输、生物活性材料等诸多方面。
　　本文首先利用自由基均聚以烯丙基聚氧乙烯醚(APEG-1200)为单体，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，获得梳状聚合物，然后与α-CD按照不同的包合比进行包合，得到环糊精基梳状多聚准轮烷(CD-PPR)水凝胶。采用FT-IR、XRD、SEM以及流变等方法对水凝胶进行表征，实验结果表明:由于形成了梳状多聚准轮烷的结构，使得在较低聚合物分子量的条件下与α-CD包合后就可形成具有“管状”晶型的水凝胶;随着α-CD掺量的增多，水凝胶的交联密度逐渐增大，进而导致水凝胶的凝胶-溶胶转变温度越高、溶胀值越大、触变性以及屈服应力越大。
　　此外，本文以甲基丙烯酸多苯乙烯烷基酚乙氧基酯(SEM-25)与α-CD的包合物(AS)与甲基丙烯酸甲酯(MMA)自由基共聚制备环糊精基梳状多聚轮烷(CD-PR)，并采用FT-IR、XRD、SEM、1H-NMR、TEM等方法进行表征。实验结果表明:AS中一个SEM-25分子上包合了5.61个α-CD，构成典型的“管状”结晶;不同MMA掺量的CD-PR试样具有典型的“核-壳”结构，其中“核”为疏水的PMMA链段，“壳”为亲水的AS链段;分析其微观形貌发现，随着MMA掺量的增加，CD-PR逐渐由无定形转变为形状规则的球形颗粒且尺寸均一性也随之增加，但继续增加MMA的用量，球形颗粒的尺寸均一性下降。
　　最后，本文进一步研究了CD-PR的自组装情况，实现了在不改变聚合物组成的情况下，通过控制外部条件获得了较大范围的自组装形貌。实验结果表明:含水量对CD-PR自组装有显著的影响，随着THF体系中含水量的逐渐增加，透光率逐渐变小，体系中依次出现了球状—球状与棒状混合物—棒状—囊泡的形貌转变;溶剂性质与组成的不同也会影响CD-PR的自组装情况，在THF/水以及二氧六环/水体系中，可以观察到球状胶束、棒状、片状等多种形貌，但在DMF/水体系中，自组装体只能形成球状胶束。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 环糊精的结构与性质

1．2 环糊精包合物

1．3 环糊精基多聚(准)轮烷

1．3．1 环糊精基多聚(准)轮烷的结构与分类

1．3．2 影响环糊精基多聚(准)轮烷形成的因素

1．4 环糊精基多聚(准)轮烷超分子自组装的研究

1．4．1 超分子化学与超分子聚合物

1．4．2 环糊精基多聚(准)轮烷的自组装

1．5 实验目的及研究内容

第二章 自由基均聚制备梳状聚合物及其水凝胶的制备与性能研究

2．1 实验原料

2．2 实验仪器

2．3 实验部分

2．3．1 APEG-1200聚合物的合成

2．3．2 APEG-1200聚合物的提纯

2．3．3 环糊精基梳状多聚准轮烷水凝胶的制备

2．4 表征测试方法

2．4．1 APEG-1200聚合物的表征测试方法

2．4．2 水凝胶的表征测试方法

2．5 结果与讨论

2．5．1 APEG-1200聚合反应最佳条件的确定

2．5．2 APEG-1200聚合物的提纯

2．5．3 APEG-1200聚合物的分子量及分子量分布

2．5．4 环糊精基梳状多聚准轮烷水凝胶的性能研究

2．6 本章小结

第三章 自由基共聚制备梳状多聚轮烷

3．1 实验原料

3．2 实验仪器

3．3 实验部分

3．3．1 α-CD与SEM-25包合物的制备

3．3．2 环糊精基梳状多聚轮烷的制备

3．4 结果与讨论

3．4．10 α-CD与SEM-25包合物的表征

3．4．2 环糊精基梳状多聚轮烷的表征

3．5 本章小结

第四章 环糊精基梳状多聚轮烷聚集态的自组装研究

4．1 实验原料

4．2 实验仪器

4．3 实验部分

4．3．1 含水量对CD-PR自组装的影响

4．3．2 溶剂的性质与组成对CD-PR自组装的影响

4．4 结果与讨论

4．4．1 自组装体透光率的分析

4．4．2 不同含水量环境下自组装体的形貌分析

4．4．3 不同性质溶剂环境下自组装体的形貌分析

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

附录