功能性高分子的合成、表征及其潜在应用

摘要

在本论文中，作者从化学合成，物理表征以及功能应用等方面对功能性高分子的相关性质进行了研究。首先研究了温敏性高分子在水溶液中相转变动力学以及相转变滞后现象；其次，用了一种简易的方法制备全色电响应光子晶体；最后，合成了聚天冬酰胺和聚谷氨酰胺类金属螯合聚合物，并研究了它们的降解过程。
　　 1、通过对聚(N，N-二乙基丙烯酰胺)(PDEAM)在水中聚集-解聚集的研究发现，PDEAM高分子链在聚集-解聚集的循环过程中，没有发生滞后现象。微量差示扫描量热仪研究发现其相转变温度和焓变在较低的加热和降温速率下是相同的。本研究进一步确认了聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)的滞后现象是由于其在塌缩状态时链内或链间形成附加氢键引起的。
　　 2、利用自行搭建的红外脉冲激光瞬间加热结合荧光检测研究聚(N-异丙基丙烯酰胺)温敏性高分子的相转变动力学。研究发现在稀溶液中，高分子相转变经历了两个动力学阶段：成核过程(τpearls～0.02 ms)，核的增长和粗化过程(τcoarsening～0.2 ms)。当浓度高于交叠浓度时，第三个过程(τdisentangling～1.5 ms)出现并且其贡献随着高分子浓度的增加而增加，这个过程认为是由于高分子塌缩使其在链缠结点发生解缠结而引起的。该研究提供了一种新的方式来检测溶液中高分子链段的均一性。
　　 3、制备了一种基于嵌段聚合物的电响应光子晶体，并且其光学禁带变化范围可以从紫外可见变化到近红外光，该方法具有制备简单、所需驱动电压低以及响应快等优点。
　　 4、合成了基于侧基修饰的聚天冬酰胺及聚谷氨酰胺类金属螯合聚合物，并研究了它们的降解过程。发现聚谷氨酰胺高分子能够在14天内不发生降解，而聚天冬酰胺金属螯合聚合物发生降解并且其速率对侧链基团的种类及电荷情况都有很大关系。通过调节侧链基团可以控制其降解速率，使其在肿瘤治疗，癌症成像及生物诊断等方面有潜在用途。