双亲半柔性两嵌段共聚物在溶液中自组装形态的模拟退火研究

针对一系列疏溶剂嵌段与溶剂间的相互作用,用模拟退火方法研究了双亲半柔性两嵌段共聚物在溶液中的自组装形态.模拟结果显示共聚物在溶液中均形成核-壳聚集体,其中疏溶剂嵌段形成聚集体的核,亲溶剂嵌段形成聚集体的壳.当上述相互作用较小时,核呈球形,而壳如同长在核上的刺.随着上述相互作用的增大,核逐渐增大.在较大的相互作用时,核呈柱形;而随着相互作用的加大,长在核上的刺逐渐伏贴于核表面.在更大的相互作用时,核又呈球状,壳伏贴于核表面.     

双刚性共轭嵌段共聚物体系的自组装

棒杆-棒杆(rod-rod)共轭嵌段共聚物体系是近几年发展起来的一类新型共轭聚合物材料,由于其特有的电学活性以及通过自组装实现纳米尺度结构可控等特性正逐渐成为人们研究的热点.构筑单元的刚性棒状结构使得rod-rod共轭嵌段共聚物体系倾向于自组装形成囊泡或层状结构等低曲率聚集体.本文总结了近年来关于rod-rod共轭嵌段共聚物体系自组装行为的研究,分别介绍了溶液中以及薄膜状态下双刚性共轭嵌段共聚物体系的自组装行为,在此基础上进一步讨论了rod-rod共轭嵌段共聚物薄膜结构与性能的关系.     

桥连对嵌段共聚物自组装的调控

通过嵌段共聚物自组装形成"桥连"是制备具有优异力学性能的网络结构的有效途经,具有重要的应用价值.但是,过去的研究工作很少讨论"桥连"对嵌段共聚物自组装行为本身的影响.该研究评论主要总结了最近几年利用"桥连"对嵌段自组装行为进行调控的工作进展.作者设计了BABCB三组分线性多嵌段共聚物,当其自组装形成二元"介观晶体"(球、柱)结构时,中间B嵌段连接A和C相区(嵌段聚集成的"大原子"),自然地形成桥连;减小中间桥连B嵌段的相对长度,就可以增加其拉伸程度,从而降低介观晶体的配位数;另外,两个末端B嵌段的相对长度可以直接调控A和C"大原子"之间的相对配位数.基于这两个机理,自洽场理论计算预测了各种配位数相等和不相等的二元介观晶体结构.进一步,将"拉伸桥连"概念拓展到AB型嵌段共聚物体系中,并且通过多臂星型嵌段共聚物分子结构中的"组合构型熵效应"在AB型嵌段共聚物中形成高比率的桥连构型,使传统的六角柱状结构转变为了四配位的四方柱状和三配位的石墨烯类柱状结构.未来,在ABC三组分嵌段共聚物体系的设计中引入拓扑结构以及使用共混等方法,有望在介观尺度重铸大多数已知的原子/离子二元晶体结构,甚至超越原子...     

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.     

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。     

刚性-柔性嵌段共聚物PPQ-b-PEG在选择性溶剂中自组装制备单分散性聚合物微球

刚性-柔性嵌段共聚物聚苯基喹啉-b-聚乙二醇(PPQ-b-PEG)在选择性溶剂中具有自组装行为. 该共聚物在V (三氟乙酸, TFA)︰V (二氯甲烷, DCM) = 1︰1的混合溶剂中能够自组装成直径为几个微米的聚合物空心球. 空心球尺寸随着PPQ聚合度的增大而增大, 具有单分散性, 溶液浓度对球径没有影响, 浓度过低时, 球的表面出现毛刺. 同时所形成稀溶液的最大吸收波长为378 nm, 最大发射波长为605 nm.     

棒-棒二嵌段共聚物自组装行为的自洽场研究

利用格子自洽场模型, 模拟了棒-棒二嵌段共聚物熔体系统的自组装行为, 并与线-棒二嵌段共聚物系统性质进行了对比. 结果表明, 棒-棒二嵌段共聚物系统的有序无序转变临界点低于线-棒二嵌段共聚物系统的相变临界点. 通过模拟计算, 发现薄层交叠柱状相、柱状相、层状相和Z形层状相4种稳定的有序形貌. 薄层交叠柱状相和柱状相仅在有序无序转变曲线的边缘位置出现, 层状相也仅存在于有序无序转变临界点上面的一小块区域内, 而稳定的Z形层状结构则占据了相图中较强相互作用的大部分区域.     

嵌段共聚物自组装的研究进展

自组装是分子间通过非共价键相互作用自发组合形成的一类结构明确、稳定,同时具有某种特定功能或性能的分子聚集体或超分子结构的现象.嵌段共聚物不仅可以在本体中自组装,还能在溶液中自组装.本文综述了嵌段共聚物在溶液中自组装的规律及其主要影响因素,包括嵌段共聚物链段长度、选择性溶剂的性质、嵌段共聚物的浓度、溶液的pH值等;并介绍...     

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.     

嵌段共聚物调控纳米粒子自组装的研究进展

嵌段共聚物和纳米粒子复合纳米材料具有优异的性能,在生物医药、光电材料、催化材料等领域具有很大的应用价值,已成为备受关注的研究热点.利用嵌段共聚物自组装能够形成特定形态的纳米结构聚集体,将纳米粒子选择性的分布和定位于嵌段共聚物聚集体中,可以改善纳米粒子的性能及其应用.本文综述了近年来实验上利用自组装制备嵌段共聚物-纳米粒子复合纳米材料的方法,并总结分析了影响纳米粒子在嵌段共聚物聚集体中的分布和定位的各种因素,包括纳米粒子的大小、形状及其表面化学.最后总结了嵌段共聚物-纳米粒子的自组装在理论模拟方面的研究.     

表面场诱导线性三嵌段共聚物薄膜的微结构及其转变规律

采用实空间自洽场理论研究了ABC对称线性三嵌段共聚物薄膜的自组装结构及其转变规律.选取具有特定聚合物参数的对称线性三嵌段共聚物,对无修饰条纹和有修饰条纹的两类薄膜受限表面情况,通过调节其薄膜表面场强度和薄膜厚度,获得了一系列新颖的聚合物薄膜微结构.研究结果表明,在无修饰条纹的单一薄膜受限情况下,共聚物趋向于形成规整有序的层状或穿孔层状结构;而在有条纹修饰情况下,共聚物在相应的条纹修饰区域下发生微相分离并趋于形成水平柱状结构.     

线性ABC三嵌段共聚物在均聚物C中自组装的自洽平均场模拟

应用实空间的自洽平均场理论研究了线性ABC三嵌段共聚物在均聚物C中的自组装. 模拟结果表明, 共聚物在均聚物中形成的分散相主要为核壳结构. 通过降低A与C之间的相互作用, 可以使核壳结构的成核嵌段发生从嵌段A向嵌段B的转变, 并且在转变过程中观察到了多种过渡结构, 包括带有凸起表面的盘状结构和柱状结构以及相互缠绕的柱状结构. 另外, 降低嵌段共聚物中A嵌段在共混体系中的含量有利于形成以B为核的核壳结构.     

CMC-g-DNA接枝共聚物的合成与表征

在磷酸盐缓冲溶液中用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化羧甲基纤维素钠(CMC)侧链上的羧基; 在室温下再将活化的CMC与5'端经氨基修饰的单链脱氧核糖核酸(DNA)齐聚物(ODNs)反应, 获得CMC上接枝ODNs的共聚物(CMC-g-ODNs), 以Lambda DNA为模板, 通过聚合酶链式反应(PCR), 将接枝的ODNs扩增为长度为1300个碱基对的双链DNA, 从而制得CMC侧链上接枝DNA的共聚物CMC-g-DNA. 采用傅里叶红外光谱仪测定CMC与NHS形成的中间体; 用水平式琼脂糖凝胶电泳和垂直板变性聚丙烯酰胺凝胶电泳对CMC-g-DNA接枝共聚物进行表征. 结果表明, 合成了CMC-g-DNA接枝共聚物, 且在酸性条件下CMC的活化效果更好; 同时, 接枝在CMC上的DNA在琼脂糖凝胶电泳中迁移速率加快, 而在聚丙烯酰胺凝胶电泳中迁移速率减慢.     

嵌段共聚物和星型均聚物共混体系相行为的自洽场理论研究

用自洽场理论方法(Self-consistent field theory, SCFT)计算了嵌段共聚物AB和三等臂星型均聚物A共混体系的微相形态. 为了简化计算, 着重讨论了固定嵌段共聚物本体的相形态(如层状相)时, 所加入的均聚物的体积分数及均聚物与嵌段共聚物链长之比对体系相形态的影响; 并结合体系的熵和相互作用能的变化, 讨论了星型均聚物在体系微相结构中的分布.     

A/B/A-b-B/(A-b-B)4四元共混体系相行为的自洽场理论研究

为了模拟多组分高抗冲聚丙烯(HIPP)的相分离及其形态, 我们运用自洽场理论(self-consistent field theory, SCFT)研究了均聚物A/均聚物B/两嵌段共聚物A-b-B/交替共聚物(A-b-B)₄四元共混体系的相分离及形态演化, 着重讨论了各种组分的链长和含量对体系形成各种多层核壳结构的影响.     

SDS对PEO-PPO-PEO嵌段共聚物溶液行为的影响

对PEO-PPO-PEO（127）三嵌段共聚物的水溶液行为及添加十二烷基硫酸钠（SDS）后对共聚物溶液行为的影响进行了研究．利用荧光探针技术对不同SDS浓度下F127／SDS体系的胶来形成进行研究,并研究了SDS对F127浓溶液凝胶化行为的影响．结果表明：随着SDS浓度的增大,F127稀溶液胶束的形成受到抑制,SDS浓度愈大,形成的胶束结构就愈疏松．对F127浓溶液来说,SDS与F127摩尔比小于2时,体系易于凝胶化;但当SDS浓度增大,其与F127摩尔比大于2时,体系开始难于凝胶化,直至摩尔比大于5时,体系不再形成凝胶．     

聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶的制备及乙醇响应行为

以单分散的聚苯乙烯微球乳液为原料, 采用针尖注射法制备了聚苯乙烯二维光子晶体阵列, 采用聚乙烯醇填充二维光子晶体阵列, 以戊二醛为交联剂, 得到聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶(PVA·2DPCH). 通过测定PVA·2DPCH在不同浓度的乙醇/水溶液中的德拜环直径(D)变化, 研究了PVA·2DPCH对乙醇的响应行为. 结果表明, 在乙醇体积分数为0~60%范围内, PVA·2DPCH对乙醇没有明显响应, 德拜环直径基本保持不变; 当乙醇体积分数超过60%时, PVA·2DPCH对乙醇表现出敏感响应, 其德拜环直径随乙醇体积分数的增大而增大, 响应时间仅需30 s; 在乙醇体积分数为60%~100%范围内, PVA·2DPCH的德拜环直径变化(ΔD)与乙醇体积分数(V_e)呈线性相关: 当60%≤V_e≤75%时, 其线性回归方程为ΔD=50.30V_e-31.74, r²=0.9734; 当75%<V_e≤100%时, 其线性回归方程为ΔD=111.14 V_e-74.03, r²=0.9902. 以制备的PVA·2DPCH为乙醇传感器, 利用德拜环法测定市售酒精消毒液中乙醇含量, 方法简单快速, 兼具无标记、 可视化检测的特点.     

高分辨偏正拉曼光谱对丙酸酐C=O振动模的拉曼光谱非一致效应研究

根据C=O振动的各向同性和各向异性拉曼光谱和红外光谱特点讨论研究了丙酸酐分子的局部有序排列以及振动耦合机理. 利用三级联共聚焦拉曼光谱仪测定了不同浓度丙酸酐的各向同性与各向异性拉曼光谱图, 分别采集了丙酸酐在四氯化碳和甲醇中的光谱以及不同极性溶剂中的光谱, 具体分析了丙酸酐C=O振动模的浓度效应、 溶剂效应以及拉曼光谱非一致效应(NCE). 结果表明, 丙酸酐C=O振动模的NCE效应随着浓度的降低而减小; 随着溶剂极性的减小而增加. 利用密度泛函理论的B3LYP-D3/31-311G(d,p)基组计算了丙酸酐单体和二聚体的几何稳定构型, 用聚集态理论模型解释了丙酸酐分子的NCE效应、 浓度效应与溶剂效应. 理论计算结果与实验结果相吻合.     

离子液体和醇胺溶液复配脱硫剂吸收H2S及再生性能

将5种离子液体[Bmim]HCO₃, [TMG]L, [MEA]L, [Bmim]Cl和[Bmim]BF₄分别与N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液混合, 得到新型复配脱硫剂, 考察了离子液体的消泡性能和复配脱硫剂在不同离子液体、 吸收温度以及复配比例下的脱硫性能, 并且对较优脱硫剂进行了再生性能的研究. 采用离子色谱仪对经臭氧深度处理的再生液进行了S\begin{array}{c}{O}_4^{2-}\end{array}离子浓度测试, 并对脱硫剂进行了密度泛函理论研究, 从而进一步分析了吸收机理. 结果表明, 室温下复配脱硫剂脱硫能力大小顺序为[Bmim]Cl-MDEA-H₂O>[Bmim]HCO₃-MDEA-H₂O>[Bmim]BF₄-MDEA-H₂O>MDEA-H₂O>[TMG]L-MDEA-H₂O>[MEA]L-MDEA-H₂O. 离子液体与MDEA结合的稳定性为主要影响因素, [Bmim]HCO₃的消泡能力最强, [Bmim]Cl-MDEA-H₂O, [Bmim]BF₄-MDEA-H₂O和[Bmim]HCO₃-MDEA-H₂O脱硫剂可以通入空气获得基本再生, H₂S与离子液体的结合越稳定, 脱硫效率越高, 但脱硫剂的再生程度会降低.