星型三杂臂共聚物的合成及其自组装性能研究

通过将点击化学,原子转移自由基聚合与阳离子开环聚合相结合,合成了一种含亲水性聚乙二醇(PEG),疏水性聚四氢呋喃(PTHF)和环境响应性聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMA)的ABC星型杂臂聚合物MPEG-PTHF(-PDMA).通过FTIR、1H-NMR和凝胶渗透色谱/多角度激光光散射联用(SEC/MALLS)对其结构进行了表征.通过激光粒度仪和透射电子显微镜测试,并研究其在溶液中的自组装行为,分别在pH为5.0、7.4和9.5的缓冲溶液中测试了这种星型三元共聚物自组装性能,其可表现出温度响应性.     

嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装过程的计算机模拟

嵌段共聚物由于各嵌段性质不同,在选择性溶剂中能够自发地组装形成众多形态结构各异的纳米结构,如纳米级的球状、棒状、环状、片层状、囊泡及复合胶束等。这些胶束结构在药物传输、催化、电子信息等众多领域都有潜在的应用价值。通过计算机模拟可以在线监控嵌段共聚物的组装过程、揭示其组装机理,明确各种因素对组装结构的影响规律,为实验研究提供思路和理论支持,因此越来越受到人们的广泛关注。本文主要综述了通过计算机模拟对嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装研究的一些最新进展,详细讨论了影响嵌段共聚物自组装过程和胶束形貌的各种因素,并对这个领域未来的发展进行了展望。     

非线形嵌段共聚物的合成

主要介绍了非线形嵌段共聚物,如星型嵌段共聚物、杂臂星型共聚物、梳型聚合物等的合成方法,包括多官能团引发剂法、大分子引发剂法等。各种活性聚合方法,如阳离子开环聚合、原子转移自由基聚合(ATRP)和氮氧稳定自由基聚合等都可以用于合成非线形嵌段共聚物。     

两亲嵌段共聚物溶液自组装新进展

综述了两亲嵌段共聚物在溶液中自组装的新进展，重点介绍了两亲嵌段共聚物自组装聚集体中棒状、蠕虫状、囊泡、洋葱和实心洋葱等几种新形态的特点和形成机理；另外对两亲嵌段共聚物溶液自组装在光电、药物释放、靶向以及作为基因工程载体方面的应用前景及两亲嵌段共聚物聚集体的制备方法作了详细的评述。     

嵌段共聚物在本体中自组装形态的研究进展

综述了两嵌段和三嵌段共聚物在本体中自组装形态的研究进展,主要包括由两嵌段共聚物形成的螺旋状形态;由三嵌段共聚物形成的CsCl晶格型排列的球状形态、立方体心堆积的同心球状形态、层-球形态、柱-球形态、柱-环形态、同轴柱状形态、六角排列的柱状形态、层-柱形态、层-柱-Ⅱ形态、有序三连续双金刚石状形态、核-壳双螺旋状形态、层状形态,以及更加复杂的蘑菇状形态、球嵌球形态、编织图案形态等.并对其发展前景进行了展望.     

聚苯乙烯-b-聚氧乙烯-b-聚苯乙烯三嵌段共聚物的自组装

小分子表面活性剂、磷脂、接枝及嵌段共聚物等两亲分子在选择性介质中能够自组装形成特定的分子聚集体 [1,2 ] .嵌段共聚物自组装的某些行为具有生物膜模拟性 ,如最近发现的嵌段共聚物自组装囊泡 [3～ 5] .诸多因素影响着嵌段共聚物在稀溶液中的自组装行为 [6] .对于 ABA型三嵌     

嵌段共聚物自组装薄膜中纳米结构的形成及应用

嵌段共聚物在固体基底上可通过多种技术形成薄膜,如铸膜、涂膜、浸渍膜及旋涂膜.借助于热退火、溶剂蒸气退火或者非溶剂引起的相分离,在这些薄膜中可形成有序纳米结构,如柱状结构、层状结构、双连续结构和多孔结构等.这些结构在下一代的光刻技术、光子晶体、与锂离子电池等相关的离子传输、分离和催化等领域都有重要的潜在应用.本文介绍了近...     

双亲嵌段共聚物自组装特性的计算机模拟

双亲嵌段共聚物在不同体系下会自组装成各种形貌的超分子聚集体,是目前人们研究的热点,并在工业领域得到了广泛应用。计算机模拟是研究其自组装特性机理及聚集体结构、动态性质的有效工具。本文对近年来嵌段共聚物自组装特性的热力学模型和动力学模拟的研究进展进行了综述,分析了其中存在的问题并进行了展望。     

剪切流场对ABA三嵌段共聚物囊泡形貌的影响

通过同轴圆筒剪切仪和磁子搅拌方式提供的剪切流场,研究了均匀和非均匀流场对ABA两亲性三嵌段共聚物囊泡的影响.研究发现,非均匀流场下囊泡尺寸及其分散度随剪切速率的增加呈现先增大后减小的规律.与搅拌形成的非均匀流场相比,在同轴剪切仪提供的均匀流场下形成的囊泡尺寸更加均匀.结果表明,剪切流场是影响囊泡形貌的重要因素,流场的不均匀性是导致组装体形貌结构多分散性的重要原因之一.     

嵌段共聚物自组装的研究进展

嵌段共聚物自组装在光学、电子、信息、化学及生物领域有着广泛的应用前景.本文从实验观测、理论研究和计算机模拟三个方面概述了嵌段共聚物自组装领域的研究进展.在实验观测方面,着重介绍了嵌段共聚物在体相及膜中的自组装及外场调控作用方面的研究进展;理论方面则分别介绍了强分相理论、弱分相理论、自洽场理论、动态密度泛函方法和元胞动力学等在嵌段共聚物自组装领域的应用;计算机模拟方面就 Monte Carlo 模拟、耗散粒子动力学等方法在该领域的应用作了详细的阐述.     

超强分凝含氟嵌段共聚物的RAFT合成及其自组装行为

单羟基聚乙二醇(mPEG)与端羧基链转移剂S-十二烷基-S-′(α,α′-二甲基-α″-乙酸)三硫代碳酸酯[DDMAT(1)]经酯化反应制得大分子链转移剂[mPEG-DDMAT(2)];以2为链转移剂,用AIBN引发1H,1H,2H,2H-全氟癸基丙烯酸酯(FA)的可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT),合成了嵌段间强烈不相容的亲水/亲氟双亲嵌段共聚物[mPEG-b-PFA(3a~3k)。3在溶液中的自组装行为研究结果表明,3 f在D2O中PFA聚集形成核,mPEG形成冠层;3 j在正丙醇中自组装得到伸直状的珍珠项链状聚集体。     

刺激响应性刚柔嵌段共聚物的自组装

刚柔嵌段共聚物是指刚性链段和柔性链段以共价键相连形成的共聚物。不仅由于刚性链段有序排列的特点使得其自组装行为更为丰富多样,而且刚性分子将优异的功能特性赋予到超分子组装体中,有望实现超分子材料的功能应用。这类嵌段共聚物在溶液中自组装形成的聚集体会对外界的刺激(例如pH、光、温度、化学添加剂等)敏感,产生聚集体形态的变化。本文选取了部分典型的具有刺激响应性的刚柔嵌段共聚物,介绍了其智能自组装行为,并对其良好的发展前景做了展望。     

环形嵌段共聚物的胶束化行为模拟简

利用Monte Carlo模拟,对比了相同组成下环形二嵌段共聚物AB和线形三嵌段共聚物ABA在选择性溶剂中的胶束化行为. 结果发现,相同链组成的环形和线形嵌段共聚物的临界胶束浓度(cmc)的差别与A嵌段的比例(fA)及B嵌段间的吸引强度(ε)密切相关. 在fA较小、ε较大的情况下,相应环形嵌段共聚物的cmc值更小;而在fA较大、ε较小的情况下,线形嵌段共聚物的cmc值更小. 为了进一步理解胶束化行为同fA及ε的关系,计算了胶束化过程中熵和势能部分对自由能的贡献. 结果表明,在所研究的fA和ε范围内,环形嵌段共聚物形成胶束时的熵损失更小,因而从熵贡献角度来看,环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而从势能贡献角度来看,当fA较小、ε较大时,环形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低,对自由能的贡献更大,因而此时环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而当fA较大、ε较小时,线形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低,对自由能的贡献更大,因而此时线形嵌段共聚物更易发生胶束化. 由此可见,对体系的胶束化自由能进行系统分析,有助于更好地理解环形和线形嵌段共聚物的胶束化行为.     

两亲性/双疏性嵌段共聚物共混体系的自组装行为研究

采用耗散粒子动力学方法,研究了两亲性嵌段共聚物和双疏性嵌段共聚物共混体系的自组装行为,探讨了双疏性嵌段共聚物的浓度以及双疏性嵌段共聚物的嵌段体积分数对聚集体结构的影响.结果表明,随着双疏性嵌段共聚物浓度的增加,聚集体发生自囊泡到棒状胶束再到同心圆多舱胶束的转变,且当浓度较高时,同心圆多舱胶束的同心圆层数量与浓度密切相关.当双疏性嵌段共聚物中的嵌段体积分数降低时,球形胶束由同心圆结构转变为非同心圆结构.此外,利用Minkowski泛函方法表征了多舱胶束的形成过程,发现这是一个先形成大尺度球形结构、再形成小尺度内核结构的分级组装过程.     

嵌段序列对聚合物囊泡形成过程影响的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了具有相同链长和组分比的不同嵌段序列的AB两嵌段共聚物与ABA三嵌段共聚物在选择性溶剂中形成囊泡的动力学过程. 模拟结果表明, AB两嵌段共聚物囊泡的形成与ABA三嵌段共聚物囊泡的形成的动力学过程不同. 在慢速退火条件下, ABA三嵌段共聚物囊泡是通过亲水链段向胶束的表面和中心扩散而形成的, 而AB两嵌段共聚物囊泡则由片层弯曲闭合而形成. 相对而言, 退火速度对AB两嵌段共聚物囊泡形成的动力学过程没有显著影响, 其改变仅影响亲水链段与疏水链段发生相分离的难易程度. 当退火速度较快时, 亲水链段和疏水链段发生相分离的速度较快且相分离发生在囊泡形成之前; 而当退火速度较慢时亲水链段和疏水链段之间的相分离在囊泡形成之后仍在进行.     

中间嵌段为亲水性的BAB型三嵌段共聚物水溶液中初级聚集体的二次聚集行为研究

采用TEM和AFM研究了PS(聚苯乙烯)₄₃-b-PEO(聚氧乙烯)₄₅-b-PS₄₃和PS₃₉-b-P4VP(聚4-乙烯基吡啶)₉₈-b-PS₃₉三嵌段共聚物在水介质中的球形胶束、囊泡和蠕虫状胶束之间的二次聚集行为.实验发现,初级聚集体的二次聚集具有不同的复杂程度.对称性的初级聚集体,如球形胶束和囊泡,其二次聚集表现出球形对称性;而非对称性初级聚集体(如蠕虫状胶束)二次聚集开始倾向于非对称性.BAB型的嵌段设计有利于初级聚集体的二次聚集发生.     

两亲性嵌段共聚物的自组装及载药胶束的研究

采用可逆-加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)技术合成了两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚-b-聚苯乙烯(PSt-b-POEOMA-b-PSt),通过FT-IR、1 HNMR、GPC确定共聚物的结构。将三个具有不同嵌段比的共聚物在水溶液中自组装,通过透射电子显微镜(TEM)观察得到的胶束的形貌,发现随着亲水性嵌段的比例减小,胶束的直径略微减小。通过透析方法,以共聚物作为载体,负载维生素E,TEM观察载药胶束的形貌,仍然为核-壳状的球形胶束。差示扫描量热仪(DSC)测试共聚物载药胶束前后的热性能,发现药物分子在载入内核的过程中,聚苯乙烯的玻璃化转变温度(Tg)有所降低。通过紫外(UV)分析计算得出共聚物的药物负载量(DLC)为70%～80%。     

在平行板受限条件下AB两嵌段共聚物/纳米粒子复合物自组装行为的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了在平行板受限条件下A_(15)B_5非对称两嵌段共聚物与纳米粒子复合物的自组装行为,其中平行板对多组分嵌段A具有吸引相互作用.模拟结果表明,纳米粒子在两嵌段共聚物/纳米粒子复合物中的体积分数、嵌段共聚物不同嵌段与纳米粒子间的相互作用均对体系在平行板受限条件下的形貌结构及纳米粒子在体系中的分布有重要影响.当平行板间距一定时,未添加纳米粒子的A_(15)B_5非对称两嵌段共聚物中的A嵌段被吸附在平行板上形成层状相,而B嵌段则在平行板中形成六角堆积穿孔层状结构.加入与A嵌段不相容而与B嵌段相容的纳米粒子后,增加了纳米粒子与B嵌段的相容性,有利于保持B嵌段所形成的穿孔结构及孔洞尺寸,同时纳米粒子能够均匀地分散在B相区中.当引入的纳米粒子与A和B两嵌段均不相容时,降低纳米粒子与嵌段共聚物的不相容性同样有利于维持体系的穿孔结构.当纳米粒子与AB两嵌段共聚物间的排斥作用微弱时,即使含量较高,纳米粒子也不聚集,并且均匀分布在A相区与B相区的交界处.