聚苯乙烯-b-聚丙烯酸/聚苯乙烯在水中的自组装及胶束尺寸的研究

利用动态光散射、透射电镜研究了嵌段共聚物聚苯乙烯 b 聚丙烯酸(PS b PAA)与均聚物聚苯乙烯(PS)在选择性溶剂水中的自组装行为.由于均聚物PS与PS嵌段具有相同的结构单元,均聚物PS参与胶束的形成,和嵌段共聚物的PS链段一同组成胶束的核;在适当的均聚物分子量和含量条件下,PS b PAA PS可以自组装形成单分散的纳米胶束;通过改变体系中均聚物PS的分子量和含量可在较大范围内调变胶束的尺寸.     

自组装制备聚(丙烯酸叔丁酯-b-甲基丙烯酸二甲胺基乙酯)壳交联胶束

以1-氯代乙苯为引发剂、氯化亚铜/N,N,N′,N″,N″-五甲基二乙撑三胺(PMDETA)为催化体系、丁酮-异丙醇为混合溶剂,通过原子转移自由基聚合法制备不同分子量的大分子引发剂聚丙烯酸叔丁酯(1-PECl)及不同嵌段比的两亲性嵌段共聚物聚(丙烯酸叔丁酯-b-甲基丙烯酸二甲胺基乙酯)(P(tBA-b-DMAEMA))。通过1H-NMR表征了P(tBA-b-DMAEMA)的结构,GPC测试了其分子量及分子量分布。P(tBA-b-DMAEMA)在选择性溶剂中自组装形成核-壳结构的胶束,引用了乙烯基乙二醇二碘醚(BIEE)为交联剂与链段PDMAEMA发生化学交联反应从而得到稳定的壳交联胶束结构,并通过马尔文粒径仪研究了自组装所得胶束的温度及pH敏感性。     

ATRP法合成两亲性嵌段共聚物PSt-b-PAA及其在离子液体[BMIM][PF6]中的自组装行为研究

利用原子转移自由基聚合法(ATRP)合成了分子量可控、分子量分布窄的嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸叔丁酯(PSt-b-PtBA), 进而在酸性条件下由水解反应得到了两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PSt-b-PAA), 并通过凝胶渗透色谱(GPC)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(1H NMR)等测试手段对产物进行了表征. 使三种分子量不同的两亲性嵌段共聚物在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM][PF6])中进行自组装, 通过激光粒度分析仪(DLS)和透射电子显微镜(TEM)研究了聚合物在离子液体中自组装的胶束尺寸和结构形态. 当PSt的链段长度一定时, 胶束的形状主要依赖于PAA链的长度. 当PAA链段较长时, 胶束呈球形; 当PAA链段较短时, 则变成不规则的花生状胶束.     

聚苯乙烯-丙烯酸嵌段共聚物在不同pH值和Ca2+浓度下的胶束行为

近年来, 对具有纳米尺寸的聚合物自组装结构的研究日益增多. 其中, 嵌段共聚物在选择性溶剂中的胶束行为研究得最为广泛和深入[1~5]. 纳米胶束表现出诸多常规尺寸材料所不具备的特殊性能, 在材料化学、生物医学以及环境科学等领域有广阔的应用前景. Webber等[6]对聚丙烯酸和聚苯乙烯接枝共聚物的研究发现, 聚合物的接枝率和聚合物浓度以及溶液离子强度对胶束结构有影响; Eisenberg等[1,7]对不同嵌段比例的苯乙烯-丙烯酸嵌段共聚物的自组装行为进行研究发现, 不同嵌段比例所对应的胶束结构不同. 胶束形成的环境对胶束的形成与稳定性的影响是人们研究的重点. 本文报道了聚苯乙烯-丙烯酸嵌段共聚物在水中的胶束行为, 着重讨论了溶液pH值和钙离子浓度对聚丙烯酸链段相互作用的影响.     

PS-PMMA嵌段共聚物/PMMA在选择性溶剂中的自组装行为

用动态光散射和透射电镜研究了嵌段共聚物聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-b-PMMA)和其对应的均聚物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在选择性溶剂四氢呋喃/环己烷(THF/CYH)中的自组装行为.选择性溶剂对PS嵌段是良溶剂,对PMMA嵌段和均聚物PMMA是非良溶剂,实验结果表明,在适当的分子量及组成条件下,PS-PMMA/PMMA在选择性溶剂中形成了单分散的纳米胶束,均聚物PMMA与PMMA嵌段一同形成了胶束的核,通过控制均聚物PMMA的量可以在较大的范围内调整胶束的尺寸.     

聚苯乙烯-丙烯酸嵌段共聚物在Ca~(2 )或乙二胺存在下的自组装行为

近 1 0年来 ,人们对于具有纳米尺度聚合物自组装结构的研究日益增多 .其中 ,嵌段共聚物在选择性溶剂中的胶束行为的研究非常引人瞩目 [1～ 3] .其表现出诸多常规尺寸所不具备的特殊性能 ,使得纳米胶束不仅在理论上有研究价值 ,而且在材料化学、生物医学和环境科学等领域都具有广阔的应用前景 .Ma等[4 ] 对聚丙烯酸和聚苯乙烯接枝共聚物的研究发现聚合物接枝率和聚合物浓度以及溶液离子强度对胶束结构有影响 ;Zhang等 [1,5] 对不同嵌段比例的苯乙烯 -丙烯酸嵌段共聚物的自组装行为的研究 ,发现不同嵌段比例所对应的纳米结构不同 ;而胶束表面…     

RAFT法合成两亲性嵌段共聚物PSt-b-PAA-b-PSt及其在离子液体[BMIM][PF_6]中的自组装

用三硫代碳酸二(α,α′-二甲基-α-乙酸)酯(BDATC)作为链转移剂,苯乙烯St作为第一单体,通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)方法合成出大分子链转移剂PSt-CTA,以丙烯酸AA作为第二共聚单体合成出3个不同嵌段比的两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸-b-聚苯乙烯(PSt-b-PAA-b-PSt).通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)确定了PSt-b-PAA-b-PSt结构,使用凝胶渗透色谱(GPC)测定了大分子引发剂PSt-CTA和嵌段共聚物PSt-b-PAA-b-PSt的分子量及分子量分布.将这3个不同嵌段比的两亲性嵌段共聚物在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[BMIM][PF6]中进行自组装,用透射电子显微镜(TEM)观察聚合物在离子液体中自组装结构.研究发现,当PSt的链段长度固定时,胶束的自组装形态主要依赖于PAA链的长度.当PAA链段较长时,胶束呈球形;PAA链段变得较短时,胶束的形态则由球形转变为核壳结构,并且胶束形态在25℃至100℃之间不受温度影响.     

分子量规整聚p-乙烯基苯甲酸及苯乙烯p-乙烯基苯甲酸两嵌段共聚物的合成

当两嵌段共聚物为由性质不同的规制 (Ｗｅｌｌ ｄｅｆｉｎｅｄ)分子量两链段所构成时 ,在只对其中一链段为良溶剂的选择性溶剂中 ,它能够自组装形成尺寸均一的胶束 .胶束的形态与共聚物的组成、浓度、溶剂的性质等关系密切[1] .因此 ,两嵌段共聚物的合成颇被关注[2 ] .这一性质使得嵌段共聚物在分子识别、药物和其他物质的输送、基因疗法、水系涂料、污染物的除去、催化剂以及传感器等方面展示着潜在的应用前景 .规制分子量的两嵌段共聚合物的合成主要通过阴离子、阳离子、开环易位、基团转移等活性或可控聚合来实现 .但是这些方法受到单体…     

两亲性嵌段共聚物PS-b-PMAA的合成与胶束化行为研究

利用原子转移自由基聚合法(ATRP)得到了分子量可控、分子量分布接近1.1的聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸叔丁酯(PS-b-PtBMA)嵌段共聚物, 进而在酸性条件下由水解反应得到了两亲性的聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸 (PS-b-PMAA)嵌段共聚物．用GPC, FTIR和¹H-NMR等对产物的分子量和组成进行了表征．使PS-b-PMAA在选择性溶剂中进行自组装, 通过激光光散射和透射电子显微镜研究了影响其胶束化行为的因素与胶束形态, 并初步探讨了胶束形成的机理, 发现通过控制嵌段共聚物的链段长度之比可得到空心球形的高分子胶束．     

多重环境响应性蓝光共聚物的合成与表征

采用Suzuki偶联反应合成了一系列具有聚集诱导荧光增强特性的双亲性共聚物Pa,Pb和Pc,这些共聚物都有较高的分子量和可进一步支链化的羟基.聚合物Pa,Pb和Pc在四氢呋喃溶液中的紫外吸收峰在380 nm左右,荧光发射峰在470 nm左右,属于蓝光材料.对这些聚合物在四氢呋喃和水的混合溶剂中发光特性的研究发现,这类聚合物在一定比例混合溶剂中都有聚集诱导荧光增强现象,通过表征自组装得到胶束的粒径和形貌进一步验证了这一结果.3种共聚物在混合溶剂中的聚集诱导荧光增强特性与聚合物中聚集诱导荧光增强结构单元的含量有关,并且该特性只有在一定比例混合溶剂中才能体现.通过研究聚合物Pa在不同混合溶剂中荧光发射和自组装行为,发现聚合物Pa在四氢呋喃中处于高度分散状态,聚合物呈小的胶束;当减少混合溶剂中四氢呋喃的含量时,聚合物聚集形成了稳定的胶束并且粒径比较集中;当继续减小四氢呋喃的含量,聚合物部分析出.从动态光散射和透射电子显微镜结果中明显发现聚合物胶束的粒径有很大波动.聚合物Pb和Pc在不同溶剂中自组装得到的胶束的大小演变规律和聚合物Pa相似,说明共聚物中芴和聚集诱导荧光增强结构单元之间的比例只影响聚合物聚集时水的比例,并不对聚集形成胶束的演化过程产生明显影响.通过改变共聚物Pa,Pb和Pc自组装所用溶剂的比例和种类,可以得到尺寸在10到900 nm之间的胶束.聚合物Pa在不同溶剂中自组装形成胶束的尺寸分散性比较单一,而聚合物Pb和Pc在不同溶剂中自组装形成胶束的尺寸分布比较宽,形貌多样化.通过原子转移活性自由基聚合在聚合物Pb引入聚(N-异丙基丙烯酰胺)侧链,得到具有更高分子量、更窄分子量分布的水溶性和温度敏感性多重环境响应性蓝光聚合物P-N.在聚(N-异丙基丙烯酰胺)最低临界溶解温度附近,随着溶液温度的改变,该聚合物荧光发光峰的位置基本保持不变,但发射强度变化,聚合物P-N在混合溶剂中自组装形成胶束的大小和形貌也随之改变.     

聚丙烯酸-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)嵌段共聚物的合成及其温度和pH值敏感性自组装研究

通过原子转移自由基聚合方法, 在丁酮/异丙醇混合溶剂中合成了分子量可控和分布较窄的聚丙烯酸叔丁酯-b-聚N-异丙基丙烯酰胺(PtBA-b-PNIPAM)嵌段共聚物, 用GPC和 1 H NMR对其结构进行了表征. PtBA-b-PNIPAM在甲苯中水解得到聚丙烯酸-b-聚N-异丙基丙烯酰胺(PAA-b-PNIPAM). 用动态光散射技术对PAA-b-PNIPAM在水溶液中的自组装行为随pH值和温度变化的响应进行了初步研究.     

Diblock copolymers,micelles, and shell‐crosslinked nanoparticles containing poly(4‐fluorostyrene): Tools for detailed analyses of nanostructured materials

Amphiphilic core–shell nanostructures containing ¹⁹F stable isotopic labels located regioselectively within the core domain were prepared by a combination of atom transfer radical polymerization (ATRP), supramolecular assembly, and condensation‐based crosslinking. Homopolymers and diblock copolymers containing 4‐fluorostyrene and methyl acrylate were prepared by ATRP, hydrolyzed, assembled into micelles, and converted into shell‐crosslinked nanoparticles (SCKs) by covalent stabilization of the acrylic acid residues in the shell. The ATRP‐based polymerizations, producing the homopolymers and diblock copolymers, were initiated by (1‐bromoethyl)benzene in the presence of CuBr metal and employed N,N,N′,N″,N″‐pentamethyldiethylenetriamine as the coordinating ligand for controlled polymerizations at 75–90 °C for 1–3 h. Number‐average molecular weights ranged from 2000 to 60,000 Da, and molecular weight distributions, generally less than 1.1 and 1.2, were achieved for the homopolymers and diblock copolymers, respectively. Methyl acrylate conversions as high as 70% were possible, without observable chain–chain coupling reactions or molecular weight distribution broadening, when bromoalkyl‐terminated poly(4‐fluorostyrene) was used as the macroinitiator. Poly(4‐fluorostyrene), incorporated as the second segment in the diblock copolymer synthesis, was initiated from a bromoalkyl‐terminated poly(methyl acrylate) macroinitiator. After hydrolysis of the poly(methyl acrylate) block segments, micelles were formed from the resulting amphiphilic block copolymers in aqueous solutions and were then stabilized by covalent intramicellar crosslinking throughout the poly(acrylic acid) shells to yield SCKs. The SCK nanostructures on solid substrates were visualized by atomic force microscopy and transmission electron microscopy. Dynamic light scattering was used to probe the effects of crosslinking on the resulting hydrodynamic diameters of nanoparticles in aqueous and buffered solutions. The presence of fluorine atoms in the diblock copolymers and resulting SCK nanostructures allowed for characterization by ¹⁹F NMR in addition to ¹H NMR, ¹³C NMR, and IR spectroscopy. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 39: 4152–4166, 2001     

原子转移自由基聚合合成甲基丙烯酸丁酯与丙烯酸全氟烷基乙酯两嵌段共聚物及其性能的研究

通过原子转移聚合合成了大分子引发剂PBMA Br及系列含氟两嵌段共聚物P(BMA b FAEM) ,并利用1 H NMR、F EA、GPC、FTIR对其结构进行了表征 .所合成的含氟嵌段共聚物膜具有低临界表面张力 .本文通过接触角的测定研究了含氟两嵌段共聚物的憎水、憎油性能与共聚物的含氟量 ,热处理温度 ,热处理时间的关系 ,结果表明含氟嵌段PFAEM具有向空气 聚合物界面富集的倾向 ,在共聚物中引入含氟嵌段可以明显提高共聚物的憎水、憎油性 .当含氟嵌段达 7 6wt%时 ,临界表面张力 (γc =18 7mN m)已与聚四氟乙烯相当 (γc=18 5mN m) ,显示出明显的低表面能特征     

基于PAA——PAN嵌段共聚物胶束制备磁性碳纳米粒子

本文采用原子转移自由基聚合方法合成了聚丙烯酸叔丁酯-聚丙烯腈嵌段共聚物(PtBA-b-PAN), 酸解得到聚丙烯酸-聚丙烯腈两亲嵌段共聚物(PAA-b-PAN). 随后, PAA-b-PAN嵌段共聚物在水溶液中自组装形成以PAA为壳, PAN为核的胶束. 用此胶束为模板, 加入FeCl₃溶液后得到了壳层负载Fe³⁺的聚合物纳米粒子, 经230 ℃空气中预氧化, 600 ℃氮气氛煅烧, 得到了核壳结构的, 具有磁性的碳纳米粒子. 用1H NMR, IR, GPC, TGA, TEM, XRD, AGM等技术对嵌段共聚物及纳米粒子进行了表征, 结果表明纳米粒子的壳层含γ-Fe₂O₃, Fe_2.5C混合物, 核含碳, 直径为35 ± 5 nm, 饱和磁化强度为2.16 emu/g. 在分离、吸波和传感器等方面具有潜在的应用前景.     

A new design for light-breakable polymer micelles

A new and general design strategy is presented for amphiphilic block copolymers whose micellar aggregates can be dissociated by light. A diblock copolymer composed of hydrophilic poly(ethylene oxide) (PEO) and a hydrophobic polymethacrylate bearing pyrene pendant groups (PPy) was synthesized using ATRP. Upon UV light irradiation of polymer micellar solutions, the photosolvolysis of pyrene moieties results in their detachment from the polymer and converts the hydrophobic PPy block into hydrophilic poly(methacrylic acid). This effect leads to complete dissociation of polymer micelles.     

丙烯酸全氟烷基乙基酯嵌段共聚物的组成结构表征

含氟聚合物具有独特的性质 ,使其成为高分子材料领域中的特殊功能材料 .这类聚合物具有高表面活性、高热稳定性、高化学稳定性 ,及既憎水又憎油的“三高”、“两憎”特性[1] ,可用作织物拒水拒油整理剂、防污涂料、流平剂等 .然而含氟单体价格高昂 ,人们希望在满足性能要求的同时 ,尽量减少氟单体的用量 .利用分子设计方法 ,制备结构规整的嵌段共聚物无疑是一种有效的方法 .目前 ,文献中关于含氟嵌段共聚物的制备的方法有负离子聚合法[2 ] 、基团转移聚合法 (GTP) [3 ] 、正离子聚合法[4] 、引发 转移 终止法 (Iniferter) [5] ,以及近年…     

Design and synthesis of fluorescent shell functionalized polymer micelles for biomedical application

pH‐sensitive polymers can be defined as polyelectrolytes that include in their structure weak acidic or basic groups that either accept or release protons in response to a change in the environmental pH. This work summarizes the design, synthesis, and potential applications of pH‐responsive fluorescent copolymers in the biomedical field. This was achieved using atom transfer radical polymerization (ATRP) of tert‐butyl acrylate using a CuBr/N,N,N′,N″N″‐pentamethyldiethylenetriamine catalyst system in conjunction with an alkyl bromide as the initiator. Well‐defined macroinitiators based on poly(tert‐butyl acrylate) with narrow molecular weight distributions were obtained by the addition of an appropriate solvent system in order to create a homogeneous catalytic system. The addition of n‐butyl acrylate as a second building block in order to create well‐defined poly(tert‐butyl acrylate)‐b‐poly(n‐butyl acrylate) block copolymers (PtBA‐b‐PnBA) followed by chemical modification of the block copolymers and functionalization with an appropriate fluorescent compound are the basis for the preparation of well‐defined fluorescent pH‐sensitive micelles. Thus, prepared water soluble nanosized pH‐sensitive micelles consisting of hydrophobic poly(n‐butyl acrylate) core and hydrophilic polyacrylic acid shell decorated with an appropriate fluorescent compound determined their potential applications of these systems in the field of biomedicine as biosensors, controlled drug delivery systems, and so on. In this respect, the cell viability and internalization of the polymer micelles were studied.     

ATRP法合成两亲的含氟柱状刷PBIEM-g-(PAA-b-PFA)

以聚甲基丙烯酸[2-(2-溴异丁酰氧)]乙酯(PBIEM)为大分子引发剂,采用接出(grafting from)原子转移自由基聚合(ATRP)技术合成了以聚丙烯酸叔丁酯-b-聚含氟丙烯酸酯为侧链的柱状分子刷PBIEM-g-(PtBA-b-PFA).通过GPC,1H-NMR和FTIR对PBIEM-g-(PtBA-b-PFA)组成和结构进行了表征,证实ATRP过程中没有发生分子间或分子内偶合反应,制备得到可控性好的含氟嵌段共聚物刷.利用大分子链中叔丁酯基团的水解反应生成两亲的含氟柱状刷PBIEM-g-(PAA-b-PFA),原子力显微镜可直接观察到PBIEM-g-(PAA-b-PFA)特征的核壳型柱状结构,得到聚合物刷的整体长度为ln=54~72 nm.     

A microfluidic platform for integrated synthesis and dynamic light scattering measurement of block copolymer micelles

Microfluidic devices were developed that integrate the synthesis of well defined block copolymers and dynamic light scattering (DLS) measurement of their micelle formation. These metal devices were designed to operate in contact with organic solvents and elevated temperatures for long periods, and thus were capable of continuous in-channel atom transfer radical polymerization (ATRP) of styrene and (meth)acrylate homopolymers and block copolymers. These devices were equipped with a miniaturized fiber optic DLS probe that included several technology improvements, including a measurement volume of only 4 microlitres, simple alignment, and reduced multiple scattering. To demonstrate the integrated measurement, poly(methyl methacrylate-b-lauryl methacrylate) and poly(methyl methacrylate-b-octadecyl methacrylate) block copolymers were processed on the device with a selective solvent, dodecane, to induce micelle formation. The in situ DLS measurements yielded the size and aggregation behavior of the micelles. For example, the block copolymer solutions formed discrete micelles (D(H) approximately = 25 nm) when the corona block was sufficiently long (f(MMA) < 0.51), but the micelles aggregated when this block was short. This study demonstrates the utility of these new devices for screening the solution behavior of custom synthesized polymeric surfactants and additives.