嵌段共聚物溶液自组装制备纳米管状聚集体

作为一种新型材料,具有独特一维空心结构的纳米管受到了越来越多的关注。与研究较为广泛的碳纳米管和两亲性小分子纳米管相比,聚合物纳米管在尺寸范围、内外表面功能化及结构稳定性等方面具有优势。本文总结了嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装形成纳米管状聚集体的最新研究进展。根据形成纳米管状结构的嵌段共聚物链段的性质,可将其划分为柔性-柔性嵌段共聚物、刚性-柔性嵌段共聚物,以及具备特殊结构的类嵌段共聚物三大类。针对每一类体系,重点归纳了管状结构的制备方法、结构表征和形成条件等研究现状,并概括总结了制备此类一维空心结构的理论依据。最后,对嵌段共聚物纳米管潜在的应用价值和今后可能的发展方向进行了展望。     

活性聚合法合成结构精确的含氟嵌段共聚物

结构精确的含氟嵌段共聚物具有优异而独特的化学和物理性能,有广阔的应用前景,因此受到广泛的关注.含氟嵌段共聚物可分为两类,一类是侧基含氟嵌段共聚物,另一类是主链含氟嵌段共聚物.活性聚合为嵌段共聚物的合成提供了最为重要的方法,利用它可以合成结构精确、分子量可控、分子量分布窄的嵌段共聚物.根据单体的反应特性选择不同的聚合方法,可以得到不同的含氟嵌段共聚物.本文主要综述了近几年利用各种活性聚合方法合成结构精确的含氟嵌段共聚物方面的进展.     

PDMS-b-PEO两亲性嵌段共聚物的合成及溶液性质

通过正丁基锂(n-BuLi)引发的六甲基环三硅氧烷(D3)阴离子开环聚合以及单硅氢封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)与烯丙基聚氧乙烯醚(PEO)的硅氢加成反应, 合成得到了一系列分子量分布窄的PDMS-b-PEO两亲性嵌段共聚物. 利用凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、氢核磁共振谱(1H-NMR)表征了嵌段共聚物的结构组成. 通过表面张力仪测定得到了不同结构嵌段共聚物的平衡表面张力及临界胶束浓度(cmc). 结果显示, 该系列嵌段共聚物的cmc值不仅受到憎水性嵌段的影响, 同时也受嵌段共聚物的体积效应以及嵌段共聚物的几何形状(即嵌段共聚物各嵌段的比例)的影响, PDMS-b-PEO两嵌段共聚物的cmc值表现出了随憎水嵌段增加而相应增加的趋势. 通过透射电子显微镜(TEM)表征发现, PDMS-b-PEO嵌段共聚物在选择性溶剂水中会自组装形成球状、棒状以及囊泡状的聚集体.     

ABC三嵌段共聚物的聚合诱导自组装研究

聚合诱导自组装(PISA)是一种在高浓度溶液中可连续大量制备纳米材料的新技术,结合计算模拟方法,研究其动力学过程可强化对PISA的认识和调控.通过耗散粒子动力学(DPD)模拟,研究了ABC三嵌段共聚物的聚合诱导自组装过程.先利用亲溶剂A链段引发B单体聚合,随着疏溶剂B链段的增长,AB二嵌段共聚物可组装并发生聚集体结构的连续转变,由球形胶束→蠕虫状胶束→层状结构→囊泡.再将C单体逐步聚合到AB共聚物上,调控C链段的亲疏溶剂性,可聚合诱导组装或解组装形成不同的ABC三嵌段共聚物聚集体.     

高分辨固体NMR研究不饱和聚酯/聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物共混体系的相容性及局域分子运动

由于嵌段共聚物是制备纳米材料的可能途径之一受到广泛重视,它可以通过自组装而形成具有诸如球状、柱状及层状等复杂的形态结构[1].嵌段共聚物作为增容剂已经被大量应用在热塑性聚合物的共混改性中,但用两亲性嵌段共聚物改性热固体聚合物,如环氧树脂及不饱和聚酯等方面的工作则     

用双官能团引发剂进行的基团转移嵌段共聚研究

本文用二种双官能团引发剂进行基团转移嵌段共聚研究,得到了一系列实测分子量和理论分子量相近、分子量分布较窄的A-B-A型嵌段共聚物。用GPC、~1H-NMR、DSC等手段对嵌段共聚物进行了表征,证明确是两相嵌段共聚丙烯酸酯。发现位阻较大的单体作为第二单体时不利于聚合。过高的催化剂用量使嵌段共聚的总转化率降低。使用极性较大的溶剂可缩短第一步聚合的诱导期,但不影响第二步聚合的诱导期,即极性较大的溶剂有利于催化剂的离解。单体浓度增大使共聚物的分子量减小,多分散性指数增大。可通过单体投料比改变共聚物的热形变温度。     

基于P4VP-b-PBzMA嵌段聚合物在乙醇中的聚合诱导自组装

聚合诱导自组装是一种基于活性聚合的新型自组装策略,其特点是可以在较高固含量体系中一步制备不同形貌的聚集体结构.利用可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)活性聚合,在乙醇溶液中合成新型P4VP-b-PBz MA嵌段共聚物,发现聚合诱导自组装过程中聚集体结构发生球→蠕虫→囊泡的连续转变.亲溶剂链段P4VP的变化可有效调控聚集体的结构和尺寸.此外,采用无规共聚方法,研究了P4VP-b-(PHPMA-co-PBz MA)三嵌段共聚物在聚合诱导自组装过程中组装体结构的转变过程.     

侧链可降解聚硅氧烷的合成及其膜性能

以乳酸和聚乙二醇为原料,直接缩聚法制备出聚乳酸-聚乙二醇可降解嵌段共聚物,再将烯丙基缩水甘油醚和所得的嵌段共聚物在锌粉的作用下得到带有α烯基反应性官能团的大分子单体,然后在铂催化剂的作用下,合成了一种带有可降解侧链的亲水性聚硅氧烷(PDMS-g-PLA-PEG).对产物的结构、相对分子质量及其分布、热性能及成膜的表面性能等进行了研究.结果表明,由于分子链中硅氢键分布的不均匀性和聚乳酸-聚乙二醇共聚物分子量分布的不均一性,产物的分子量分布相对较宽,达到了1.87.由于聚乳酸-聚乙二醇共聚物侧链逐渐降解,所以PDMS-g-PLA-PEG所成的膜与水的接触角将随着时间的延长而逐渐增大,30天后从42°增至92°.     

调控氢键作用力在多组分嵌段共聚物共混体系中的自组装结构

调控嵌段共聚物共混体系的氢键作用力可应用在光学、电性及生物医用领域,因此吸引了高分子科学家广泛的研究兴趣,它提供了制备新型高分子材料(包含可调性及响应性的功能)的方法.在此篇综述中,我们整理了各种氢键作用力调控嵌段共聚物共混体系(如嵌段共聚物/低分子量化合物、嵌段共聚物/均聚物及嵌段共聚物/嵌段共聚物混合体系)在固态及液态的自组装行为.     

单一分子量含氟嵌段共聚物的本体及薄膜自组装研究

嵌段共聚物导向自组装作为一种自下而上的图案化工艺,受到工业界和学术界的广泛关注.然而,导向自组装中缺陷率与分子参数之间的关系研究尚不清晰.本文工作基于模块化合成策略,利用迭代指数增长法并结合巯基-双键的点击反应成功制备了高χ低N的单一分子量含氟聚酯嵌段共聚物(oLA_n-FPOSS).单一分子量特征可以排除多分散性对自组装行为的影响.本体自组装研究表明聚酯嵌段和含氟嵌段具有强相分离驱动力,可以形成特征尺寸小于10 nm的六方柱状相结构(HEX).在薄膜自组装中,嵌段共聚物经过简单的热退火可以在硅片表面形成平行基底排布的柱状纳米图案.此外,通过对比研究不同链长单一分子量嵌段共聚物的薄膜组装行为,发现随着嵌段共聚物链长的增长薄膜组装图形缺陷率明显下降,初步揭示了薄膜自组装过程中缺陷形成对嵌段共聚物链长的依赖性.     

醇-水混合溶剂中双亲水嵌段共聚物对CaCO3粒子形貌的调控

合成形态、大小及结构受到人为调控的无机材料是现代材料科学的一个重要研究方向, 通过生物模拟方法可望实现各类有机添加剂及模板对无机物形貌与结构的有效调控[1,2]. 近年来, 一类新型的无机晶体生长调控剂--双亲水嵌段共聚物[3]已成功地用于多种无机粒子形貌的有效调控. 双亲水嵌段共聚物由2个与无机表面亲和作用不同的亲水链段构成, 在其水溶液中, 已实现了具有一系列特殊形貌的碳酸钙[4~6]、磷酸钙[7]及硫酸钡[8]粒子的生物模拟合成. 人们已陆续报道了在多种有机添加剂及模板作用下典型的生物矿物CaCO3的生物模拟合成[9,10]. 我们曾系统地研究了水溶液中双亲水嵌段共聚物对CaCO3粒子形貌的调控作用[6],最近又在双亲水嵌段共聚物-表面活性剂混合溶液中合成出具有新颖形貌(如空壳状等)的CaCO3粒子[11]. 本文考察了醇-水混合溶剂中双亲水嵌段共聚物对CaCO3粒子形貌的调控作用, 初步揭示了溶剂特性对该调控作用的显著影响.     

多嵌段聚醚-酯共混物的微相结构与血液相容性研究

本工作合成了两种性质不同的聚醚-酯多嵌段共聚物,一种是以聚对苯二甲酸乙二酯为硬链段,聚乙二醇(PEGT)为软链段的亲水性多嵌段共聚物,另一种是以聚对苯二甲酸乙二酯为硬链段,聚四亚甲基醚二醇(PTMGT)为软链段的疏水性多嵌段共聚物。将两种共聚物以一定的比例共混,制备多嵌段聚醚-酯共混物。 改变共混物的组成,研究其微相结构与血液相容性的关系。采用动态力学谱(VES)、示差扫描量热(DSC)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等测定共混物的微观结构,采用微球柱法评价共混物的血液相容性。实验结果表明:材料的微观非均相结构及亲水平衡是决定血液相容性的重要因素。     

基于嵌段共聚物的纳米材料

嵌段共聚物由于具有自组装的特性，在制备纳米材料方面已引起研究者的广泛关注。本文综述了基于嵌段共聚物自组装制备纳米材料的研究进展，包括嵌段共聚物直接用作纳米材料、嵌段共聚物用作模板制备纳米材料、嵌段共聚物纳米复合材料等，并对其发展前景进行了展望。     

PNIPAM-b-聚碳酸酯温敏胶束的制备及用作药物控制释放载体的研究

以多孔硅球固定化猪胰脂肪酶(IPPL)为催化剂,温敏性HO-PNIPAM为大分子引发剂,5-甲基-5-烯丙氧羰基-三亚甲基碳酸酯(MAC)和5,5-二甲基三亚甲基碳酸酯(DTC)为共聚单体,通过开环聚合合成了不同结构比例的两亲性嵌段型共聚物P(MAC-co-DTC) -b-PNIPAM.该嵌段型共聚物在水中可自组装形成...     

液相渗硅法制备多孔Si/SiC生物形态陶瓷

榉木经高温热解转化为碳模板,通过液相渗硅反应（LSIP）,在1550℃,1.5h渗硅,1700℃排硅制备了保持木材微观结构的多孔Si/SiC陶瓷。利用X-射线衍射分析（XRD）, 扫描电子显微镜（SEM）,压汞技术对样品的物相构成、显微结构和孔径分布进行了分析,利用阿基米德法和三点弯曲法测定了多孔陶瓷的显气孔率、密度和弯曲强度。结果表明,最终产物由主晶相β-SiC和少量的Si组成;控制高温排硅时间可以得到孔隙率为16％~32％的多孔Si/SiC陶瓷,可调控其产物的相组成和力学性能。对LSIP工艺的反应机理进行了探讨。     

嵌段共聚物结晶性胶束

近年来嵌段共聚物在选择性溶剂中由结晶驱动形成胶束的自组装过程因其较好的可控性逐渐受到人们的关注.本文首先综述了嵌段共聚物结晶性胶束形貌和尺寸的影响因素,包括溶剂环境、共聚物结构、结晶温度等.然后介绍了结晶性胶束的活性生长以及"嵌段共胶束";最后提出了该研究领域目前存在的问题和今后可能的发展方向.     

基于反应性两嵌段共聚物的刺激响应性有机/无机杂化囊泡的制备及性能研究

采用ATRP法制备了结构明确的两亲性嵌段共聚物聚[甲基丙烯酸(N,N-二甲氨基)乙酯-b-甲基丙烯酸(3-(三甲氧基硅基))丙酯],其在甲醇/水的混合溶液中自组装形成囊泡结构,并通过甲基丙烯酸[3-(三甲氧基硅基)]丙酯链段中三甲氧基硅基的水解交联,形成了稳定的共聚物囊泡结构。用光散射、SEM和TEM对囊泡的结构进行了表征。所得共聚物囊泡粒子具有温度和pH双重响应性,通过简单调控温度或pH值来实现囊泡粒子的溶解与沉淀收集,可用于蛋白质等的分离与纯化。     

含聚碳酸酯、4-羟基苯甲酸、己二醇和1,4-苯二甲酸结构的嵌段共聚物的合成与表征

以端酰氯基团的热致液晶共聚酯ＨＴＨ ６和端酚羟基的聚碳酸酯（ＰＣ）齐聚物为原料，通过溶液缩聚法制备了含ＰＣ和ＨＴＨ ６的嵌段共聚物，并用ＩＲ、ＰＯＭ、ＤＳＣ、ＷＡＸＤ等手段对共聚物结构、热行为和结晶行为进了表征．ＤＳＣ和ＰＯＭ结果证明这些嵌段共聚物都属向列型热致性液晶．在２８０℃以下的温度范围内无相分离，而在较高温度（＞２８０℃）为两相结构．共聚物的结晶结构与ＨＴＨ ６相同，结晶度随ＨＴＨ ６含量增加而增加，结晶速度也受到ＰＣ含量的影响．     

利用酶促开环聚合和原子转移自由基聚合方法合成AB型嵌段共聚物

我们用端基官能化方法实现两种聚合反应的结合, 成功地制备了AB型双嵌段共聚物PCL-b-PSt和BAB型三嵌段共聚物PSt-b-PCL-b-PSt. 本文利用上述方法, 将酶促开环聚合和原子转移自由基聚合有机地结合起来, 合成了AB型嵌段共聚物-聚己内酯/聚甲基丙烯酸环氧丙酯(PCL-b-PGMA. 此嵌段共聚物具有良好的生物相容性, 在现代生物领域具有广泛的应用前景.     

后过渡金属催化烯烃可控/活性聚合的研究进展

烯烃活性聚合由于可以制备出预定分子量的窄分布聚合物,以及各种嵌段共聚物、末端功能化聚合物等而受到广泛关注.过渡金属催化的烯烃配位聚合反应活性高,催化剂性能可通过配体结构的修饰进行调节,聚合物微观结构易于调控,其活性聚合进一步拓展了对烯烃聚合物分子设计的手段,具有重要的意义.除了以钛、锆、钒等为金属中心的前过渡系催化剂之...