含蒽刚柔三嵌段低聚物的合成及自组装

通过Sonogashira偶联等反应,合成了2种含蒽的三嵌段十字型化合物1和2;通过1H NMR和基质辅助激光解吸电离时间飞行质谱(MALDI-TOF MS)对其结构进行了表征.利用差示扫描量热法(DSC)、偏光显微镜(POM)及小角X射线散射实验(SAXS)对2种化合物的本体自组装行为进行了研究.结果表明,在本体状态下,连接聚环氧乙烷(PEO)作为柔性链的化合物在液晶中间相自组装成倾斜柱状相和向列相,以烷基链为柔性链的化合物未形成液晶相,在固态相是层状结构.     

线团-刚棒-线团三嵌段分子有序纳米结构的自组装

目前,在纳米科学和仿生化学等方面的一个非常吸引人的课题是构建一种新颖的、复杂的大分子或超分子体系,并通过设计连接有机嵌段单元使其具有很好的形状和功能。在线团一刚棒一线团三嵌段分子体系中,刚棒嵌段的各向异性和连接嵌段的微相分离作用导致分子自组装形成各种有序聚集体,并且通过改变柔性链体积分数、分子长度、柔性链横截面积、刚棒...     

PLA-b-PEO-b-PLA三嵌段共聚物分子聚集体性质的研究

采用开环聚合的方法 ,合成了组成不同的PLA b PEO b PLA三嵌段共聚物 .滴加选择性溶剂水于共聚物的良溶剂溶液中 ,制备了共聚物以水为介质的“平头”聚集体胶束溶液 .把聚集体胶束溶液浇铸在云母片上 ,采用扫描探针显微镜 (SPM)表征了其形貌和表面微粘弹性 .发现脱离了极性介质水的聚集体的表面性质发生了不均一化 ,聚集体的顶部比相连接的部分具有较高的储能模量 .聚集体环境的改变使聚集体中不同嵌段的迁移导致了这种表面粘弹性的不均一 .另外 ,采用动态光散射的方法测量了体系溶液中聚集体胶束的尺寸 .实验发现光散射所得到的聚集体的尺寸远远大于SPM所得到尺寸 .增加聚合物的起始浓度使聚集体胶束的尺寸以及多分散性都在不同程度上增大 .然而聚合物的不同 ,这种增加的程度会有比较大的差别     

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。     

刚-柔嵌段共聚物在有序排列的微米圆盘表面自组装构筑多级结构

在材料表面构筑聚合物多级结构可以显著提升其性能并赋予新的性能,但是目前已有的制备方法较为繁琐,需要开发简单易行的新方法。结合聚苯乙烯(PS)的可控蒸发组装和聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯)-聚乙二醇(PBLG-b-PEG)刚-柔嵌段共聚物溶液自组装方法,在硅片表面构建了梯度排列且表面具有纳米条纹的微米圆盘多级结构。采用光学显微镜、原子力显微镜(AFM)和接触角测量仪等对微结构形貌及硅片的表面润湿性进行了表征。PS溶液经可控蒸发自组装在硅片表面形成梯度变化的微米圆点图案,经热处理及溶剂清洗后,得到微米圆盘。通过溶液自组装方法,PBLG-b-PEG在PS微米圆盘表面形成有序排列的周期性纳米条纹。材料的接触角随着图案表面微结构从半球状圆点到表面平整的圆盘再到表面带有纳米条纹的圆盘的变化持续降低。     

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。     

本体柱状的线形嵌段共聚物在受限状态下的自组装结构

综述了使用计算机模拟方法研究在本体状态下形成柱状结构的线形二嵌段和三嵌段共聚物在平行板间和纳米圆孔内的自组装结构.研究发现,嵌段共聚物体系在受限状态下自组装可以得到与本体状态下不同的纳米结构,调整受限状态的物理化学性质可以调控受限体系的相行为,从而诱导体系形成特定的结构.模拟研究还发现不同相分离强度和链结构的体系,在相同的受限状态下表现出不同的相行为.因此在制备纳米结构材料的研究中,人们要根据嵌段共聚物体系的特定性质,选择相应的受限环境,才能够实现有效的控制.     

PAn-PEG-PAn三嵌段共聚物的合成和表征

在合成α,ω-双(对氨基苯基)聚乙二醇(BAPPEG)的基础上, 用化学氧化共聚法制备了PAn-PEG-PAn三嵌段共聚物. 研究了共聚时苯胺(An)与BAPPEG摩尔比(r)对共聚物的化学组成、UV-Vis谱图、热稳定性和在水溶液中的自组装特性的影响. 结果表明：随着r的增加, 共聚物中PAn链段的含量增大；其UV-Vis谱图中对应PAn链段的吸收峰出现红移, 且红移的程度增加； 热稳定性提高. 三嵌段共聚物在水中表现出自组装特性： 随着r的增加, 先形成粒径约为90 nm的PAn链段/PEG链段球型核壳胶束, 然后形成长为400～800 nm, 直径约为30 nm的棒状结构, 和棒状结构聚集形成的网状结构, 最后又变成球型胶束.     

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.     

基于聚环氧乙烷链和亚苯基的刚棒-线团分子自组装

含有亲水性聚环氧乙烷(PEO)链和多个亚苯基作为刚棒的刚棒-线团(rod-coil)分子,由于具有很强的π-π堆积作用和微相分离作用,可以在本体和溶液中产生有序排列形成各种组装体。材料的性能主要依靠分子聚集体来体现,因此研究分子聚集体的性质和用途成为当前超分子领域研究的重要内容。刚棒嵌段的形状影响着分子排列的方式、自组织性能和微结构,本文总结了Y型、T 型、O型、 K型、n型、螺旋桨型和哑铃型等不同形状分子的自组装行为,并展望了此类刚棒-线团分子未来研究的方向。     

Mechanism of N-octadecyl-N'-maleoyl-L-phenylalanine self-assembled into supramolecular structures

N-Octadecyl-N'-maleoyl-L-phenylalanine (ODMA-L-Phe) was synthesized through the condensation, deprotection and aeid-ylation reaction of BOC-L-phenylalanine, octadecylamine and maleic anhydride. ODMA-L-Phe can self-assemble in some organic solvents and turned them into thermally reversible physical supramolecular organogels. The morphology of ODMA-L-Phe aggregates was characterized by polarized optical microscopy (POM) and field emission scanning electron microscope (FE-SEM). The aggregates of ODMA-L-Phe were needle-like fibrils with diameters of approximately 100-200 nm. The mechanism of ODMA-L-Phe self-assembly in organic solvents was investigated using 1H NMR and circular dichroism (CD). The results indicated that hydrogen bonding was one of the main driving forces for the self-assembly of ODMA-L-Phe.     

Mechanism of N-octadecyl-N1-maleoyl-L-phenylalanine self-assembled into supramolecular structures

N-Octadecyl-N1-maleoyl-L-phenylalanine （ODMA-L-Phe） was synthesized through the condensation, deprotection and acid- ylation reaction of BOC-L-phenylalanine, octadecylamine and maleic anhydride. ODMA-L-Phe can self-assemble in some organic solvents and turned them into thermally reversible physical supramolecular organogels. The morphology of ODMA-L-Phe aggregates was characterized by polarized optical microscopy （POM） and field emission scanning electron microscope （FE-SEM）. The aggregates of ODMA-L-Phe were needle-like fibrils with diameters of approximately 100-200 nm. The mechanism of ODMA- L-Phe self-assembly in organic solvents was investigated using XH NMR and circular dichroism （CD）. The results indicated that hydrogen bonding was one of the main driving forces for the self-assembly of ODMA-L-Phe.     

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.     

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.     

官能化聚四氢呋喃-b-聚异丁烯-b-聚四氢呋喃三嵌段共聚物的合成与性能

采用2-氯-2,4,4-三甲基戊烷或对二枯基氯为引发剂和TiCl4或FeCl3为共引发剂,引发异丁烯(IB)可控/活性正离子聚合与官能端基转化,设计合成不同分子量及窄分子量分布的端基官能化聚异丁烯,如双端烯丙基溴官能化聚异丁烯(Br-PIB-Br)或双端烯丙基胺官能化聚异丁烯(H2N-PIB-NH2).采用烯丙基溴/高氯酸银体系引发四氢呋喃(THF)开环聚合,合成聚四氢呋喃活性链(PTHF+).进一步通过将IB可控/活性正离子聚合与THF可控/活性正离子开环聚合2种方法相结合,设计合成2种新型官能化聚四氢呋喃-b-聚异丁烯-b-聚四氢呋喃(PTHF-b-PIB-b-PTHF)三嵌段共聚物:(1)以上述Br-PIB-Br为大分子引发剂,在AgClO4作用下引发THF活性正离子开环聚合,采用水终止活性链端,设计合成双端为羟基的HO-PTHF-b-PIB-b-PTHF-OH三嵌段共聚物(简称:FIBF-OH);(2)以上述合成的PTHF+活性链与H2NPIB-NH2链端胺基发生高效亲核取代反应,设计合成中间链段连接点含―NH―官能基团的PTHF-b-HNPIB-NH-b-PTHF三嵌段共聚物(简称:FIBF-NH).在上述三嵌段共聚物中,极性PTHF链段与非极性PIB链段的热力学不相容,导致其呈现明显的微相分离,且微观形态与共聚组成相关.PTHF均聚物易结晶,在上述共聚物中由于PTHF链段单端受限致其结晶性减弱.三嵌段共聚物分子链的中间连接点含―NH―官能基团,具有更强的氢键作用,促进PTHF链段重排并结晶,易形成更紧密的超分子网络结构,导致即使在PTHF链段相对分子量为0.7 kg·mol^-1时仍具有较强的结晶性,且结晶熔融温度明显提高.此外,由于FIBF-NH中形成超分子网络结构,使材料具有优异的自修复性能,材料表面的切痕在常温下10 min后可以完全自愈合.本文设计合成的新型官能化PTHF-b-PIB-b-PTHF三嵌段共聚物兼具有PTHF与PIB的优良性能,在生物医用、智能修复等功能材料领域具有潜在的应用前景.     

Cubic and Columnar Supramolecular Architectures of Rod–Coil Molecules in the Melt State

The liquid crystalline behavior of compounds 1 (n = 7, 12, 15) differs significantly from that exhibited for conventional rodlike molecules. They organize into layered smectic, bicontinuous cubic or hexagonal columnar mesophases depending on the temperature or the volume fraction of coil segments.     

Supramolecular Organometallic Polymer Chemistry: Self-Assembly of a Novel Poly(ferrocene)-b-polysiloxane-b-poly(ferrocene) Triblock Copolymer in Solution

Micelles with unprecedented flowerlike arrangements of the poly(ferrocene) cores (shown in the TEM image) are among the supramolecular architectures generated in the self-assembly of a novel organometallic triblock copolymer from silicon-bridged [1]ferrocenophane monomers and [Me₂SiO]₃ in hexane, a solvent selective for the central polysiloxane block.     

Synthesis and self-assembly of oligomers containing cruciform 9,10-bis(arylethynyl)anthracene unit: formation of supramolecular nanostructures based on rod-length-dependent organization

Conjugated rod-coil molecules, incorporating flexible and rigid blocks, have a strong affinity to self-organize into various supramolecular nanostructures in the bulk state.In this study, we report synthesized oligomers containing cruciform 9,10-bis(arylethynyl)anthracene units and characterized their self-assembly behavior. The molecular structures were characterized with ¹H, ¹³C NMR, and matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight (MALDI-TOF) mass spectroscopy. An investigation of the supramolecular nanostructures of these molecules using differential scanning calorimetry, thermal polarized optical microscopy, and small-angle X-ray scattering revealed that the rod length of coil-rod-coil molecules with identical rod to coil volume ratios dramatically influences self-assembly behavior in the bulk state. Molecules 2 and 3 with relatively longer rod lengths self-assemble into lamellar structures in the solid state, whereas, molecules 1 and 4 self-assemble into two-dimensional (2-D) oblique columnar structures in the liquid crystalline phase, in addition, on heating, molecule 1 transforms from the oblique columnar phase to the nematic phase.