核中含有羧基官能团的聚合物胶束的高效制备

通过化学交联反应诱导胶束化以较高的效率制备了PMCC(聚合物的质量浓度高达50 g/L). 首先制备嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA), 然后对PAA嵌段中的羧基实行酰氯化, 在酰氯化产物聚苯乙烯-b-聚丙烯酰氯(PS-b-PACl)的共同溶剂二氯甲烷中加入交联剂乙二醇交联PACl嵌段. 交联反应使得PACl嵌段聚集, 同时, PS嵌段的保护作用使得PACl嵌段的聚集在有限个分子链间发生, 从而生成以PS为壳, 以含有羧基官能团的聚丙烯酸酯交联网络为核的PMCC.     

氢键接枝法抑制聚合物单链交联过程中的链间交联

当三嵌段聚合物的中间嵌段较长时,要在较高的聚合物浓度(例如:2.0 mg/mL)下交联该中间嵌段,得到纯的中间嵌段链内塌缩的聚合物单链粒子是相对困难的.其在交联过程中容易发生链间交联.因此,开发可有效抑制链间交联的方法是实现在较高聚合物浓度下制备较高纯度单链粒子的关键.选用中间嵌段较长的聚苯乙烯-b-聚(2-乙烯基吡啶)-b-聚环氧乙烷(PS1596-b-P2VP2895-b-PEO726;下标是对应嵌段的聚合度),通过在其共同溶剂N,N-二甲基甲酰胺中利用1,4-二溴丁烷交联其中间P2VP嵌段,制备出该中间嵌段链内塌缩的单链聚合物粒子.为了抑制链间交联,首先对交联反应的条件(如前驱体浓度、交联剂用量等)进行了优化,可使得高纯度单链粒子的制备浓度达到0.5 mg/mL.在此基础上,利用硬脂酸(SA)在P2VP嵌段氢键接枝的方法可进一步抑制链间交联,使得较高纯度单链粒子的制备浓度提高至2.0 mg/mL. SA的氢键接枝显著降低了交联过程中P2VP链间碰触概率,从而抑制链间交联反应的发生.同时,由于其可逆特性,SA对P2VP的氢键接枝不会对单链粒子的结构与组成产生显著影响.     

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.     

三嵌段共聚物刷诱导乳液自组装制备响应性多孔结构色微球

我们近期报道了两亲性嵌段共聚物刷(聚降冰片烯-g-聚苯乙烯)-b-(聚降冰片烯-g-聚环氧乙烷)(PS-b-PEO)诱导的"有序自发乳化机制",简便地制备了多孔结构色微球.在此基础上,本工作中设计合成了含聚丙烯酸叔丁酯(PtBA)中间嵌段的三嵌段共聚物刷,探究其对界面自组装行为的影响规律.实验结果表明,PtBA嵌段会使水-油界面过渡层厚度增加,而显著影响聚合物刷在W/O界面上的排列方式.此外,PtBA可在酸性条件下水解生成聚丙烯酸(PAA),与有机碱作用后成盐,使孔内壁亲水性增加、微球体积膨胀、结构色红移,从而制备出刺激响应性结构色微球.     

HIPS／SBS共混物的形态结构和性能

通常,高抗冲聚苯乙烯(HIPS)为多相体系,由连续聚苯乙烯(PS)相和分散的聚丁二烯(PB)颗粒组成。PB含量一般为5～15%,粒径范围为0.5～10μm,PB颗粒是交联的,同时含有接枝的PS,其内部结构由制备工艺决定。HIPS力学性能与其制备工艺、PB含量、PB分子结构、相区尺寸及内部结构密切相关。PS和PB嵌段共聚物(SBS)通常为热塑弹性体,由于PS段和PB段的不相容性而呈现微相分离的结构特征。SBS常用于与其它聚合物共混以增加后者的韧性。本工作研究了HIPS/SBS共混物的形态结构和力学性能。     

多臂聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物的合成及性能研究

采用电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)制备了端羟基聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(HO-PBA-b-PMMA),在此基础上,与六亚甲基二异氰酸酯三聚体(N3390)反应,合成了多臂聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物.通过凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振仪(1H-NMR)、傅里叶变换红外光谱计(FTIR)对聚合物的结构进行了表征,利用原子力显微镜(AFM)观察了其形貌,采用动态热机械分析仪(DMA)和万能拉伸机研究了聚合物的热性能、力学性能及多臂嵌段共聚物对PMMA的增韧性能.结果表明:成功制备了端羟基聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯,以及多臂聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物.在异氰酸酯基/羟基(NCO/OH)摩尔比为1.2/1时,制得的多臂嵌段共聚物相对分子质量最大,Mark-Houwink参数α值最小,表明此时三臂嵌段共聚物最多.多臂嵌段聚合物的拉伸强度和断裂伸长率比线型聚合物均有明显提高,且在NCO/OH摩尔比为1.2/1时达到最大,分别为7.6 MPa和73%.多臂嵌段聚合物具有更高的玻璃化转变温度(Tg).通过原子力显微镜(AFM)表明,多臂聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物形成了以聚丙烯酸丁酯链段为核,聚甲基丙烯酸甲酯为壳的核壳结构.具有核壳结构的多臂聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物对聚甲基丙烯酸甲酯有明显的增韧作用.     

多组分高分子复合物纤维的制备与性能调控

多组分是实现纤维性能提升和调控的有效手段.利用传统方法制备的多组分纤维,不同高分子之间很难达到分子层面相容.高分子复合物是不同高分子高度相容的聚集组装体系.本工作研究聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA) 3种组分制备复合物纤维.利用红外光谱、X射线衍射、示差扫描量热、扫描电子显微镜和力学拉伸等方法分别表征氢键复合、纤维的聚集态结构和力学性质.研究结果表明,PEO/PVA/PAA纤维不同组分高度相容,通过改变纤维中组分的含量,可以实现对多组分复合物纤维的性能调控.纤维中柔性PEO组分含量增加,可以实现由塑性到弹性的转变,并且纤维在湿度场下表现出形状记忆与可修复行为.     

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.     

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.     

含无规共聚组分的两嵌段聚合物A-b-(B-r-C)的合成以及自组装

通过原子转移自由基(ATRP)方法合成了其中一个嵌段是由2种单体无规共聚的两嵌段聚合物——聚丙烯酸肉桂酸乙酯-b-(聚苯乙烯-r-聚丙烯酸叔丁酯),(记为PCEA-b-(PtBA-r-PS)).讨论了聚合过程中影响分子量分布以及分子量控制的各种因素.通过氢核磁(1H-NMR)确定各嵌段的重复单元数分别为50,111,138.通过透射电镜(TEM)观察,研究了该嵌段聚合物在选择性溶剂1-氯癸烷以及环戊烷中的自组装行为,发现该嵌段聚合物在环己烷中直接分散可以形成有聚集倾向的短棒状或球形胶束,而在1-氯癸烷中直接分散得到的胶束,在膜表面随着1-氯癸烷溶剂的缓慢挥发可以组装得到具有规则微纳结构的相互连接的柱状胶束.     

嵌段质量分数对手性超分子螺旋结构自组装的影响

首先,以溴代聚乙二醇单甲醚(PEO-Br)为引发剂、甲基丙烯酸丁酯(BMA)为单体,通过原子转移自由基聚合(ATRP)制备了一系列具有不同聚乙二醇(PEO)质量分数的聚甲基丙烯酸丁酯-b-聚乙二醇嵌段共聚物(PBMA-b-PEO)。在此基础上,将手性酒石酸(TA)以氢键的方式选择性掺入到嵌段共聚物的PEO相中,诱导嵌段共聚物自组装制备具有手性螺旋结构的复合薄膜PBMA-b-PEO/TA。利用小角X射线散射(SAXS)、透射电子显微镜(TEM)和圆二色光谱(CD)对嵌段共聚物复合薄膜进行表征,研究了嵌段质量分数对手性诱导嵌段共聚物螺旋结构自组装的影响。结果表明:掺入TA与嵌段共聚物质量比为0.12、0.15的TA,当PEO质量分数为0.17～0.24时,有利于嵌段共聚物相分离形成柱状螺旋结构;当PEO质量分数增加至0.26时,嵌段共聚物自组装则形成层状结构,在分子间氢键作用下虽然发生手性转移,但无法得到螺旋结构。     

苯乙烯-氧乙烯-苯乙烯三嵌段聚合物的受限结晶行为的反气相分析

 采用反气相法研究了苯乙烯 氧乙烯 苯乙烯三嵌段结晶聚合物 (PS PEO PS)的结晶熔融相变 ,测定了PS PEO PS的结晶度、熔点以及熔程 ,探讨了正构烷烃探针分子的碳链长度对测定结果的影响。研究结果表明 :PS PEO PS的微相分离对PEO链段的结晶行为有较大的影响 ,其晶体结构中存在由多种不完善PEO结晶和PS非结晶构成的中间层 ;正构烷烃探针分子的碳链长度对测定PS PEO PS的熔点和熔程无影响 ,但对结晶度测定和PEO结晶熔融相变的检测影响较大 ,所测得PS PEO PS的结晶度随正构烷烃探针分子碳链的增长而降低。     

PS-b-P2VP/Fe_3O_4纳米复合材料的制备与表征

采用油酸表面改性的粒径均一的Fe3O4磁性纳米粒子(OA-Fe3O4)与具有微相分离结构的聚苯乙烯-b-聚2-乙烯基吡啶(PS-b-P2VP)嵌段共聚物通过溶液共混,得到具有超顺磁性的PS-b-P2VP/Fe3O4纳米复合材料.结果表明,在OA-Fe3O4质量分数为1%,3%,5%和10%时,纳米粒子分散在PS相区;但OA-Fe3O4含量为8%时,纳米粒子在嵌段聚合物基体中的分散状态发生突变,形成大尺寸聚集体并分散在整个基体中,此时复合材料的流变行为发生相应变化.     

基于温度/pH双响应的聚合物表面活性剂调控嵌段共聚物微球形貌

研发响应多重外界刺激而改变形貌的嵌段共聚物微球对发展新型智能材料具有重要意义.本工作提出了一种温度/pH双响应嵌段共聚物微球形貌转变的策略.在利用乳液挥发法制备聚苯乙烯-b-聚(4-乙烯基吡啶)(PS-b-P4VP)微球时,引入温度/pH双响应的聚丙烯酸-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PAA-b-PNIPAM)作为表面活性剂,通过调控实验温度以及水相的pH值,实现了PS-b-P4VP微球在蚕蛹状、草莓状、洋葱状等形貌之间的转变.这种独特的形貌转变依赖于温度/pH调控的PAA-b-PNIPAM的亲疏水性转变,以及由此导致的表面活性剂在界面分布位置的改变,进而改变了油水界面的界面选择性以及微球的形貌.通过改变PAA-b-PNIPAM的质量分数、PAA和PNIPAM的嵌段比,系统地研究了温度/pH对PS-b-P4VP微球形貌转变机制的影响.提供了一种温度/pH双响应的微球形貌转变的策略,有望在药物释放、智能传感等领域发挥重要作用.     

树枝状嵌段聚合物D-PCL-b-PS在不对称末端受限条件下的结晶行为

研究了树枝状嵌段聚合物聚(ε-b-己内酯)-b-聚苯乙烯(D-PCL-b-PS)的分子结构对PCL链段受限结晶行为的影响.首先,通过活性正离子开环聚合(ROP)合成了树枝状的嵌段聚合物D-PCL.在此基础上用原子转移自由基聚合(ATRP)的方法,合成了树枝状的嵌段聚合物D-PCL-b-PS,在结晶的PCL链段的两个末端...     

聚四氢呋喃-聚甲基丙烯酸甲酯两嵌段共聚物的结晶行为

报导了系列聚四氢呋喃-聚甲基丙烯酸甲酯结晶-非晶(硬段型)两嵌段共聚物的结晶行为，结果表明，其微相分离和结晶规律与文献上唯一进行过系统研究的同类嵌段共聚物(PEO－b－PS)都有较大的差别；结晶段结晶能力的大小是制约这类体系微相分离和结晶规律的一个重要因素．     

SEOS/h-PEO共混物薄膜的微观分相结构

采用透射电子显微镜(TEM)观察由结晶性均聚物聚氧乙烯(h-PEO)与半结晶性嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌-聚氧乙烯-嵌-聚苯乙烯(SEOS)组成的干、湿刷共混物薄膜结构.结果表明:4种共混系统的薄膜结构均由嵌段PEO和PEO均聚物组成球形PEO分散相;随着均聚物含量的增加,PEO分散相尺寸逐渐增大;当均聚物质量分数增大到33.3%时,在聚苯乙烯(PS)连续相中形成了类似胶束的"核-壳"结构.     

双亲嵌段共聚物PSt-b-PAA在甲苯中的自聚集行为

以α-溴乙苯为引发剂,溴化亚铜为催化剂,2,2'-联吡啶为配体,用原子转移自由基聚合(ATRP)法合成了结构一定的嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯(PSt-b-PBA).经水解制备了双亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PSt-b-PAA);采用单溶剂溶解法配制了PSt-b-PAA在甲苯中的反胶束溶液;以极性荧光化合物N-1-萘乙二胺盐酸盐(NEAH)为极性微区探针,用荧光光谱法并配合透射电镜观察探索了双亲嵌段共聚物PSt-b-PAA在甲苯溶液中的自聚集行为,考察了双亲性嵌段共聚物浓度、链结构及温度等因素对反胶束化行为的影响规律.结果表明,亲水链PAA短而亲油链PSt长的双亲嵌段共聚物PSt-b-PAA,用单溶剂溶解法可使其在甲苯中发生自聚集,形成以亲水段为核,疏水段为壳的星状反胶束结构;反胶束为10-20nm的球形聚集态结构;PSt-b-PAA的自聚集行为及临界胶束浓度与分子链的微结构和温度等因素相关,且随着共聚物浓度的增大,小胶束会逐渐结合形成大的纺垂状聚集体.     

聚苯乙烯-b-聚右旋乳酸二嵌段共聚物的热性能和结晶行为研究

合成了系列聚右旋乳酸(PDLA)嵌段重量分率(fw=0～0.61)的窄分子量分布聚苯乙烯-b-聚右旋乳酸二嵌段共聚物(PS-b-PDLA).运用温度调制示差扫描热分析仪(TMDSC)和热台偏振光显微镜(POM)等研究手段,对制备所得的结晶性二嵌段共聚物的热性能、结晶速率与结晶形貌等进行了研究.研究结果表明,与聚右旋乳酸均聚物相比,随着PS-b-PDLA中结晶性PDLA嵌段重量分率fw减少,无定形聚苯乙烯嵌段(PS)对PDLA嵌段链段的结晶抑制作用增强,PS-b-PDLA的热结晶性能与结晶形貌发生显著变化;相对于PDLA均聚物,PS-b-PDLA的冷结晶温度(Tcc)和结晶平衡熔点(Tm0)分别下降14℃和38℃,球晶生长速率明显降低.在无定形PS嵌段链段的玻璃化温度(Tg)附近,二嵌段PS-b-PDLA的结晶行为出现拐点,揭示PS嵌段由于相分离所形成纳米微相空间对PS-b-PDLA中PDLA链段的结晶产生影响,并且该影响作用程度与PDLA嵌段的重量分率fw和结晶温度(Tc)相关。     

聚苯乙烯/聚丙烯酸丁酯乳胶互穿聚合物网络的动态力学性能研究

<正> 互穿聚合物网络(IPN)是一种新型聚合物共混物.自Sperling在1969年合成聚丙烯酸乙酯/聚苯乙烯异步IPN(Sequential IPN)后,该领域进展很快.乳胶IPN(latex IPN)是用改进的乳液聚合法合成的一种微观互穿IPN.在前文中,我们报道了聚苯乙烯/聚丙烯酸丁酯(PS/PBA)乳胶IPN的合成,本文研究一些因素对PS/PBA乳胶IPN动态力学性能的影响.