聚(对乙烯基苯酚)的合成及其与重氮树脂的氢键自组装研究

带相反电荷的聚电解质,交替沉积在基片,形成超薄有序膜,通常称为静电自组装,自1991年由Decher首次阐明以来,静电自组装技术引起了广泛重视,利用氢键相互作用的氢键自组装1997年才有报道,沈家骢、张希等从聚丙烯酸和聚乙烯基吡啶通过氢键组装了有序超薄膜。和乙烯基吡啶通过氢键组装超薄膜的制备。由于静电力和氢键均很弱,此类膜对极性溶剂不稳定,如在DMF中会离解而遭破坏,我们曾报道重氮树脂（DR）与酚醛树脂间通过氢键的自组装,本文报道聚（对乙烯基苯酚）（PVPh）的制备及春与重氮树脂（DR）间的氢键相经作用,并结合光照,制备了对极性溶剂稳定的超薄膜。     

调控非共价相互作用实现聚电解质膜内多孔形成的研究

静电层状组装聚电解质膜主要由静电作用为驱动力,带有相反电荷的聚电解质在基底表面进行交替沉积制得,其结构可以通过膜内分子运动性的改变来调控.本研究在静电作用基础上,通过在聚丙烯酸(PAA)上接枝偶氮苯基团(Azo),得到含有2种非共价相互作用的聚乙烯亚胺/偶氮苯修饰的聚丙烯酸(PEI/PAA-Azo)膜.利用光照和弱酸溶液对2种相互作用进行顺序调控,实现在PEI/PAA-Azo膜内区域、可逆地构建微孔结构.进一步地,利用该体系展开了区域负载功能分子以及局部调控生物膜的形成的研究.本研究为探究聚电解质膜内分子运动性对膜结构和动态性的影响提供了一种可行的策略,并且拓展了聚电解质膜的应用前景.     

聚(4-偶氮磺酸苯乙烯-co-4-乙烯基吡啶)与本征态聚苯胺的氢键自组装及其光电转换性能

合成了一种新的共聚体——聚(4-偶氮磺酸苯乙烯-co-4-乙烯基吡啶), 它含有吡啶环, 能作为氢受体与本征态聚苯胺进行氢键自组装. 在紫外光照下, 组装膜通过偶氮磺酸基的光解, 形成稳定的共价交联结构, 在电解质水溶液中也不被破坏, 可用作光电转换膜, 并能在盐水溶液中直接测定它的光电流. 结果表明含有本征态聚苯胺的自组装膜是一种良好的光电转换材料.     

一种新型的氢键自组装液晶光控取向膜

报道了一种新型的以氢键为驱动力的液晶自组装光控取向膜, 研究了薄膜的制备方法与光敏特性. 通过聚(4-乙烯基吡啶)中的吡啶基团与光敏聚丙烯酰氧基肉桂酸间的氢键作用制备了LBL(layer-by-layer)型的自组装多层膜, 制备过程的紫外-可见光谱表明, 该组装过程为逐层、均匀沉积过程. 傅里叶变换红外光谱表明, 多层膜的成膜驱动力为氢键. 用线性偏振紫外光辐照该薄膜, 多层膜中与光矢量方向匹配的光敏基团发生[2+2]环加成反应, 形成表面张力各向异性的薄膜. 用该薄膜作为向列相液晶的取向膜制成平行液晶器件, 在偏光显微镜下观察, 发现获得了均一、稳定的取向效果.     

羧基负离子型聚电解质与重氮树脂的自组装及自组装膜的光和热反应

带相反电荷的聚电解质的自组装,由于方法简单,对环境无污染,近年来备受重视［１～８］。以重氮树脂为聚正离子的聚电解质复合物,由于光照时重氮基分解,致使复合物的离子键转为共价键,溶解性发生重大改变,从而以重氮树脂为聚正离子的聚电解质复合物是一种新的光成像体系［９,１０］。张希等用重氮树脂与聚苯乙烯磺酸钠成功地制备了对极性溶剂稳定的自组装超薄膜［１１］。本文用羧基负离子聚电解质与重氮树脂进行自组装,并研究该自组装膜的光,热反应。羧基负离子聚电解质与重氮树脂的自组装超薄膜,文献上报道较少。１　聚丙烯酸钠…     

侧链型偶氮聚电解质自组装和膜结构研究

研究了4种侧链型偶氮聚电解质的自组装过程及其对自组装膜结构的影响.用聚电解质上的偶氮基团作为“探针”,研究了自组装过程中出现的生色团取向、解吸附和非线性增长等现象.这些侧链型偶氮聚电解质均具有较好的自组装性,但其自组装行为有很大差异.在不同的pH条件下,聚电解质的电离程度不同,导致吸附过程和自组装膜结构亦明显不同.自组装膜的增长和结构取决于体系中吸附和解吸的平衡.偶氮生色团端基的亲水或疏水性对自组装膜的增长有明显的影响.偶氮聚电解质自组装过程不同阶段出现的非线性增长现象,分别反映了基底、溶液性质和聚电解质结构等因素的影响.     

聚电解质PDDA/PSS层层自组装膜的渗透汽化性能

采用聚电解质层层自组装(LbL)技术, 在不同盐浓度下制备了聚(二烯丙基二甲基氯化铵)/聚苯乙烯磺酸钠(PDDA/PSS) 多层自组装膜, 并用于渗透汽化性能的研究. 重点考察了组装溶液中NaCl的浓度、组装层数及操作温度对自组装膜的异丙醇脱水性能的影响. 同时, 用扫描电镜观测了不同条件下制备膜的表面形貌. 结果表明, 在高NaCl含量的聚电解质溶液中只需组装几个双层的LbL膜, 即能获得较高的分离因子和较大的通量, 并解释了该LbL膜呈现反“trade-off”现象的原因.     

基于卤键的选择性吸附层层组装多层膜

以超支化聚乙烯亚胺为构筑基元、以卤键为推动力制备了可以选择性吸附带有负电荷小分子的层层组装多层膜. 为了将超支化聚乙烯亚胺引入多层膜体系中, 我们首先制备了接枝有卤键给体分子-碘全氟苯的超支化聚乙烯亚胺(BPEI-I). 然后将BPEI-I和含有卤键受体的聚(4-乙烯吡啶)(PVPy)在四氢呋喃和三氯甲烷的混合溶剂中组装成膜, 并用紫外可见光谱、AFM和XPS对膜的组装过程、形貌、厚度和推动力进行了表征. 制备得到的BPEI-I和PVPy多层膜可以吸附含有负电荷的2-蒽甲酸钠小分子, 而对有类似结构但带有正电荷的溴化-N-(2-蒽甲基)吡啶盐却没有吸附作用. 这种选择性吸附能力主要得益于包覆在多层膜中的超支化聚乙烯亚胺基元的正电荷空腔和由卤键构筑的弱极性微环境. 本文的研究为制备选择性吸附薄膜提供了一种新的思路, 在传感、富集分离和微接触印刷等领域都有潜在应用价值.     

酚醛型重氮树脂复合物及自组装超薄膜的制备与应用

不同的高分子链之间可通过次价键而聚集,形成高分子复合物(polymer-polymer omplex).其中,研究最为深入的是基于库仑力的聚电解质复合物(polyelectrolyer complex,PEC)近年来一种继L-B膜技术之后,被称为"层-层”自组装(1ayer-by-layer self-assembly)的技术受到了越来越多的关注自组装技术所组装的分子大多是聚电解质,通常是将带不同电荷的聚电解质分子在水溶剂中交替地组装到片基上,实际上就是在固液界面一层一层地形成聚电解质复合物通过其它弱相互作用如氢键、电荷转移等高分子的自组装基本类似.因此可以说,对高分子自组装的研究基本上是对高分子复合物研究的延伸本论文对重氮树脂-酚醛树脂的感光性复合物以及基于重氮树脂的"层-层”自组装多层膜进行了研究,主要结果如下: 2001年6月通过博士论文答辩     

端基对侧链型偶氮聚电解质自组装膜内生色团取向的影响

用偏振紫外光谱研究了 4种带有不同端基的侧链型偶氮聚电解质静电逐层自组装膜中偶氮生色团的初始取向 .讨论了不同的端基对偶氮生色团在自组装膜中初始取向的影响 .进一步探讨了偶氮聚电解质自组装膜的结构特点 .研究表明 ,侧链型偶氮聚电解质自组装膜中偶氮生色团普遍存在一定程度的沿面取向 .偶氮生色团所带端基的类型对其在自组装膜中的取向程度有较大的影响 ,这主要取决于偶氮生色团与聚阳离子基底的电荷相互作用和极性相互作用等 .对偶氮生色团在水溶液中能形成H 聚集体的自组装膜来说 ,H 聚集体对生色团取向也有一定的影响 .结果表明 ,在制备需控制生色团取向性的自组装膜时 ,要考虑生色团上的不同端基对取向的影响     

Hydrogen bonded layer-by-layer assembly of poly(2-vinylpyridine) and poly(acrylic acid): Influence of molecular weight on the formation of microporous film by post-base treatment

This article describes the buildup of hydrogen bonded multilayer film of poly(2-vinylpyridine) (P2VP) and poly(acrylic acid) (PAA), and the influence of polymer molecular weight on the formation of microporous film by post-base treatment. The formation of a microporous film involved a two-step mechanism: the release of PAA from P2VP/PAA multilayer, and the reorganization of the remaining P2VP on the substrate. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) indicated that the release of PAA from hydrogen bonded multilayer was a rapid process, which was almost independent of the molecular weight of PAA. Furthermore, the molecular weight of P2VP had a great effect on micropore formation by immersing the P2VP/PAA multilayer in basic solution. The rate of micropore formation increased with increasing molecular weight. We anticipate that a comparative study on P2VP/PAA films containing high or low molecular weight polymer provides a way to control the surface morphology, and will be helpful and constructive for the forthcoming discussion about the formation of the microporous film.     

Transport of Moist Air Through Microporous Polyolefin Films

Abstract

The technological revolution and busy schedule compel human society to search for better civic amenities. This leads to the use of modern personal care goods such as disposable diapers and sanitary napkins. Presently, all of the goods use microporous polyolefin films. The high-strength microporous polyolefin films also find applications in packaging industries. The polyolefins create a liquid barrier due to their hydrophobic character, whereas the microporosity allows permeation of moist air, thereby providing comfort. The introduction of microporosity in the polyolefin film is rather an art than a science. One of the techniques of generating microporosity is by the pulling of a polyolefin at the interface of a solid inclusion. The other technique includes pulling of pure polyolefin films, which are mainly used for packaging, to create interlamellar voids or pores in the films. This review article discusses the theory of diffusion through the microporous film and the various factors of microporosity such as the addition of filler, its nature (organic or inorganic), size and quantity, film drawing temperature, stretch ratio, its direction (uniaxial and biaxial), and above all, the type of polyolefins used. The aim of this review is to introduce readers to the fascinating science and technology of breathable microporous polyolefin films.     

芳香席夫碱衍生物在有序分子膜中的相行为与二维-三维形变

研究了芳香席夫碱的设计合成、界面相行为以及与铜离子的配位过程,并与离位合成的铜复合物的界面组装行为进行了对比.利用表面压-面积等温线、紫外光谱、红外光谱、原子力显微镜等一系列实验方法来详细表征组装膜.结果表明,席夫碱配体与铜复合物均可在气液界面上形成稳定的有序组装膜,并可以转移到固体基片上构筑多层膜.进而,席夫碱配体在纯水界面上表现出奇特的相变.在相变点前后,二维的平膜变化成了三维的纤维状组装结构.然而,对于铜离子亚相上的组装过程却没有出现较大的变化.两者之间明显的差异可归因于在气液界面超分子组装过程中的分子构型以及疏水性能的不同引起的.目前的工作为制备和调控有序组装膜提供了有益探索.     

有机HTDIOO分子LB膜结构的AFM研究

利用原子力显微镜（ＡＦＭ）对有机分子ＨＴＤＩＯＯ单层和多层ＬＢ膜结构进行了观察。实验结果表明，针尖与ＬＢ膜表面分子间的相互作用力会对成像的膜结构有影响。当悬臂针尖与ＬＢ膜表面分子的相互作用力较大时，针尖会扰动ＨＴＤＩＯＯ分子在单层ＬＢ膜中的有序排列。ＨＴＤＩＯＯ单层ＬＢ膜具有有序结构；而在多层ＬＢ膜中，ＨＴＤＩＯＯ分子则聚集在一起形成了一定的畴结构。     

Ag-PVA和Ag-PVA/TiO2复合超薄膜的制备及性能研究

用3种方法制备了银纳米粒子-聚乙烯醇复合体系,其中用加热还原法所得体系中Ag纳米粒子的尺寸较大(15nm),其表面等离子体共振吸收峰较宽,最大吸收波长位于420nm;用室温硼氢化钠还原法得到的复合体系的吸收峰蓝移至409nm,且峰形较窄,Ag纳米粒子的平均粒径为8.7nm;低温NaBH4还原法所得体系吸收峰进一步蓝移至397nm,此时Ag纳米粒子粒径最小(3.5nm).将室温还原法所得Ag-PVA复合体系旋涂成膜,所得薄膜光滑、透明、均匀性好,该法适用于制备多层薄膜,以调控薄膜的厚度和光谱性质.将Ag-PVA复合体系与钛酸四丁酯(Ti(O_nBu)₄)的乙醇溶液交替旋涂得到Ag-PVA/TiO₂有机/无机复合薄膜.紫外-可见吸收光谱研究表明,随着Ag-PVA层数的增加,薄膜的表面等离子体共振吸收强度呈线性增加,但是TiO₂层数的增加对吸收光谱没有明显影响.Ag-PVA/TiO₂有机/无机复合薄膜将金属纳米粒子、有机高分子与无机半导体材料结合在一起,这种多层纳米结构在光电、催化功能薄膜等方面具有潜在的应用前景.     

有机HTDIOO分子LB膜结构的AFM研究

利用原子力显微镜（AFM）对有机分子HTDIOO单层和多层LB膜结构进行了观察·实验结果表明，针尖与LB膜表面分子间的相互作用力会对成像的膜结构有影响．当悬臂针尖与LB膜表面分子的相互作用力较大时，针尖会扰动HTDIOO分子在单层LB膜中的有序排列．HTDIOO单层LB膜具有有序结构；而在多层LB膜中，HTDIOO分子则聚集在一起形成了一定的畴结构．     

漆酚醛胺聚合物多孔膜的制备

以漆酚醛胺聚合物(UFDP)为成膜材料,利用水辅助自组装的固体基板展开法和水面展开法制备了漆酚醛胺聚合物多孔膜.研究了在静态(即不在聚合物表面吹扫氮气)高湿度环境下聚合物溶液浓度、环境湿度和固体基板等因素对多孔膜形貌的影响.结果表明,水面展开法更有利于形成单层的多孔膜而固体基板展开法得到的是多层的多孔膜.当UFDP聚合物浓度为6.0 mg/mL,环境相对湿度为90%时,用水面展开法制得的单层多孔膜的孔径分布较均匀.     

纳米多孔金薄膜的表面等离子体共振传感特性

对淀积在玻璃衬底上厚度约60 nm的金银合金溅射薄膜进行硝酸腐蚀脱银处理, 得到纳米多孔金薄膜. 利用自建的波长检测型表面等离子体共振(SPR)传感装置研究了腐蚀时间对纳米多孔金薄膜SPR特性的影响, 结果发现纳米多孔金薄膜与水溶液接触后在400-900 nm光谱范围内不具有SPR效应, 而当薄膜置于空气中时会产生明显的传播等离子体共振吸收峰, 其共振波长随腐蚀时间增加逐渐红移. 纳米多孔金薄膜在空气气氛中的SPR效应使其能够用于原位监测气相分子在孔内的吸附, 还可对在液相中吸附的生化分子进行离位测试. 本文对L-谷胱甘肽、L-半胱氨酸、2-氨基乙硫醇三种含巯基的生化小分子在纳米多孔金薄膜内的吸附进行了离位分析, 结果表明与传统的致密金薄膜SPR芯片比较, 纳米多孔金薄膜对这些分子显示出更高的灵敏度和更低的检测下限, 这归功于多孔金的大比表面积使其能够吸附大量的生化小分子. 实验还对乙醇蒸气在纳米多孔金薄膜内的吸附进行了原位监测, 发现吸附平衡所用时间较长, 约为160 min.     

动态多孔海绵结构多层膜负载溶菌酶用于抗菌涂层的研究

以聚丙烯酸(PAA)和聚乙烯亚胺(PEI)为构筑单元,运用层层自组装技术制备了聚电解质多层膜.该多层膜具有独特的动态特点——经酸处理后膜内部形成海绵状通孔结构,该海绵结构在饱和水蒸气的处理下,多孔结构能够闭合,重新回到致密的膜结构.借助该种动态多层膜平台,能够简单有效地通过毛细作用力将溶菌酶负载并固定于多层膜中,为制备基于抗菌蛋白的抗菌涂层提供了新的方法.扫描电镜表征了多层膜动态变化过程,激光共聚焦显微镜表征了溶菌酶在膜内的分布情况,并测定了溶菌酶载入量及其释放动力学.进一步的抗菌测试表明该种抗菌涂层在溶菌酶和PEI的共同作用下可以有效地抑制金黄色葡萄球菌.将多层膜同时负载溶菌酶和乳铁蛋白,提升了涂层对大肠杆菌的杀菌效果.     

Stability and Morphology of Gold Nanoisland Arrays Generated from Layer-by-Layer Assembled Nanoparticle Multilayer Films: Effects of Heating Temperature and Particle Size

This article reports the effects of heating temperature and composition of nanoparticle multilayer films on the morphology, stability, and optical property of gold nanoisland films prepared by nanoparticle self-assembly/heating method. First, nanoparticle-polymer multilayer films are prepared by the layer-by-layer assembly. Nanoparticle multilayer films are then heated at temperature ranging from 500 °C to 625 °C in air to induce an evaporation of organic matters from the films. During the heating process, the nanoparticles on the solid surface undergo coalescence, resulting in the formation of nanostructured gold island arrays. Characterization of nanoisland films using atomic force microscopy and UV-vis spectroscopy suggests that the morphology and stability of gold island films change when different heating temperatures are applied. Stable gold nanoisland thin film arrays can only be obtained after heat treatments at or above 575 °C. In addition, the results show that the use of nanoparticles with different sizes produces nanoisland films with different morphologies. Multilayer films containing smaller gold nanoparticles tend to produce more monodisperse and smaller island nanostructures. Other variables such as capping ligands around nanoparticles and molecular weight of polymer linkers are found to have only minimal effects on the structure of island films. The adsorption of streptavidin on the biotin-functionalized nanoisland films is studied for examining the biosensing capability of nanoisland arrays.