两亲性三嵌段共聚物的合成及其自组装行为

本研究采用原子转移自由基聚合（ATRP）方法实现聚乙烯醇、丙烯酸叔丁酯、苯乙烯的聚合,合成出两亲性三嵌段PEO-PAA-PS共聚物。考察聚合过程中单体配比、引发剂、催化剂、反应温度等因素对两亲性三嵌段共聚物合成的影响,并得出最优的合成路线。探索两亲性三嵌段共聚物的在水中的自组装行为。考察共聚物结构和组成、共聚物浓度、共溶剂等对两亲性三嵌段共聚物自组装行为的影响。     

两亲性嵌段共聚物自组装形成平头胶束

高度不对称的两亲性嵌段共聚物可以通过自组装形成平头胶束聚集体.文中综述了嵌段共聚物的聚合方法,嵌段共聚物平头胶束的结构、类型和制备方法,平头胶束的形成机理及对其形貌的主要影响因素.     

两亲性嵌段共聚物PEO-b-PMMA的合成及其在水溶液中的自组装

以PEO-Br为大分子引发剂,通过原子转移自由基聚合合成了两种具有不同疏水链长的PEO-b-PMMA两亲性嵌段共聚物,经GPC和1H-NMR表征确认其结构分别为PEO45-b-PMMA130和PEO45-b-PMMA335。以二氧六环作为初始共溶剂,考察了PEO-b-PMMA在水溶液中的自组装,用光散射和透射电子显微镜对共聚物的临界加水量和聚集体的形貌进行了测定与表征;结果表明随着PMMA链段的增长,临界加水量由27.5%降为22.5%,球形聚集体的平均粒径由44nm增至76nm。     

嵌段共聚物及其自组装

嵌段共聚物有着非常强大的自组装能力,它组装成的结构给其带来的丰富的性质,成为功能高分子研究设计的首选。本文介绍了嵌段共聚物在学术上和工业上的价值以及在该领域的研究热点。着重指出嵌段共聚物自组装仍然是当今研究的热点问题。     

两亲性嵌段共聚物MPEG-b-PS的合成与表征

以单分散的甲氧基聚乙二醇和α-溴代异丁酰溴为原料,通过酰溴化反应制备了大分子引发剂MPEG-Br,并以此为引发剂,CuCl/2,2’-联吡啶为催化体系,采用原子转移自由基聚合(ATRP)方法制得了分子量可控且分子量分布窄的两亲性嵌段共聚物,通过1H-NMR、FT-IR、GPC等测试手段对其结构进行了表征,同时对其反应活性进行了确认.     

嵌段共聚物的自组装(一)

分子自组装在生物工程技术上的建模、分子器件、表面工程以及纳米科技领域有越来越广泛的应用.而嵌段共聚物的自组装更显示了强大的应用前景.它凭借自身独特的物理化学性质,能自组装形成小到几个纳米、大至数微米乃至更大尺寸范围内的、丰富多彩的形态结构.同时,它的自组装形态能在较弱的外场作用下,作出较强的响应,从而能更好地实现其体系自组装行为的调控.     

pH敏感含氟三亲性嵌段共聚物的合成及自组装

以二苄基三硫代碳酸酯(DBTTC)作为链转移剂,甲基丙烯酸异辛酯(EHMA)、甲基丙烯酸(MAA)和全氟辛基乙基丙烯酸酯(FOEA)为聚合单体,采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)溶液聚合法制备了新型pH敏感性含氟三亲性嵌段共聚物P(EHMA-co-MAA)-b-PFOEA-b-P(EHMA-coMAA),采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)及氟元素分析(F-EA)表征了共聚物结构.探究了含氟共聚物在DMF/H2O体系中的自组装行为,通过扫描电镜观察到共聚物形成表面呈"蚕蛹"状的球形胶束,且随氟含量增大,胶束粒径明显增大;加入酸(HCl)后,共聚物胶束由球转变为"碗状"囊泡结构,且随HCl浓度增大,囊泡相互融合.     

PDMAEMA-b-PPOSS双嵌段共聚物的合成及其在水相中的自组装行为研究

利用ATRP成功制备了PDMAEMA-b-PPOSS双嵌段共聚物,实现了POSS基团个数由一个到多个的变化。这种变化增加了双亲性分子中疏水段所占的比例,提高了聚合物的聚集能力,聚合物的聚集形态有向短棒状发展的趋势;而PDMAEMA-b-PPOSS依旧能在pH调控下实现单个胶束与复合胶束之间的相互转变。利用PDMAEMA-b-PPOSS在水相中聚集形态之间的可逆转变,成功实现了对芘的可控负载与释放过程。通过对PDMAEMA-b-PPOSS的温度敏感性研究发现,随着温度升高,聚集体尺寸呈现出逐渐减小而后急剧增加的趋势。     

以原子转移自由基聚合法合成两亲性嵌段共聚物

以α-溴代丙酸乙酯为小分子引发剂、氯化亚铜和联二吡啶组成的混合体系为催化剂，引发苯乙烯单体聚合，得到端基为卤原子的单分散PS-X预聚体。并以此为大分子引发剂、氯化亚铜和N，N，N′，N″，N′′′-五甲基二亚乙基三胺／联二吡啶组成的混合体系为催化剂，引发聚合甲基丙烯酸叔丁酯，得到相对分子质量可控、分子质量分布狭窄的聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸叔丁酯嵌段共聚物．最后使该共聚物在酸性条件下水解，从而得到了两亲性的嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸．用红外光谱仪、核磁共振仪、凝胶色谱仪等对产物的结构与性能进行了表征．     

ABC三嵌段共聚物自组装结构的研究

利用模拟退火方法研究了线性链接的ABC三嵌段共聚物熔体的自组装行为.发现所研究的ABC三嵌段共聚物可形成含有界面柱的层状结构,考察了A嵌段和C嵌段之间的相互作用对自组装形态及含有界面柱的层状结构的层周期和柱周期的影响.     

三嵌段共聚物自组装结构的分子调控

 利用耗散粒子动力学方法研究三嵌段共聚物的链构型对其在本体中自组装行为产生的影响. 通过系统调节共聚物的链构型, 得到了形态各异的嵌段共聚物相态结构, 如规则层状结构、 小尺寸相区无规堆积结构以及扭曲阶梯状结构等. 为使体系总的自由能降低, 不同链构型的嵌段共聚物会自发产生各种有序相态结构.     

偶氮苯三嵌段共聚物的合成、自组装及响应性研究

利用原子转移自由基聚合的方法合成了新型三嵌段共聚物聚(氧化乙烯)甲基醚-b-聚丙烯酸-b-聚[6-(4-甲氧基偶氮苯-4′-氧基)己基甲基丙烯酸],通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、激光光散射和紫外-可见光光谱研究了该共聚物在水中的自组装行为及其pH值和光响应性。研究发现该共聚物可自组装形成囊泡。在pH值小于3.4时,胶束粒径随着pH值的减小而急剧增大;pH值大于3.4时,粒径无明显变化。在偏振光的照射下,聚集体会随着照射时间的延长而拉长。     

含偶氮苯的两亲性嵌段共聚物的合成与表征

将含有偶氮苯的基团引入到两亲性嵌段共聚物中以使其具有光响应特性.现合成了含偶氮苯的单体MA6AB2、大分子引发剂PEO-Br,然后通过原子转移自由基(ATRP)的方法合成了两亲性嵌段共聚物PEO-b-PM6AB2,用核磁共振(NMR)、FTIR法对嵌段共聚物的结构进行了鉴定;用凝胶渗透色谱(GPC)对嵌段共聚物的分子量及其分布进行了测定;用紫外-可见光吸收光谱法考察了嵌段共聚物的光致顺反异构反应.结果表明,PEO-b-PM6AB2具有良好的光响应性.     

两亲性聚乳酸嵌段共聚物的制备及性能研究

以端羟基聚乳酸和α-溴代丙酰溴为原料，制备了溴端基的聚乳酸；再以其为大分子引发剂，以溴化亚铜/2,2’-联吡啶为催化体系进行N-乙烯基吡咯烷酮的原子转移自由基聚合，制得了两亲性聚乳酸嵌段共聚物。用IR、GPC对聚合物进行了表征，用接触角测定仪测定了聚合物薄膜的水接触角，并考察了不同反应时间对共聚物的特性粘度和吸水率的影响。结果表明，该聚乳酸共聚物的亲水性较聚乳酸均聚物明显增大，TEM证实共聚物在水相中可形成一壳多核球状胶束，进一步佐证了该共聚物具有明显的两亲性。     

聚苯乙烯-b-聚嵌段共聚物的合成及其化学反应诱导自组装研究

采用RAFT可控自由基聚合方法,合成了由苯乙烯和马来酸酐/苯乙烯交替序列组成的两嵌段共聚PST101-b-P(MA-alt-ST)29;用1HNMR和GPC对共聚物的结构组成进行表征,将其中的马来酸酐用氨基丙基甲氧基硅烷进行氨解开环,得到含有甲氧基硅烷侧基的嵌段共聚物.进一步在碱性催化剂三乙胺的作用下,侧基上的硅氧烷迅速水解反应,并发生聚集.该聚集由于受到可溶性的聚苯乙烯链段的辅助,不会形成宏观的沉淀,而是通过化学反应诱导自组装过程,一步获得聚合物--二氧化硅有机/无机纳米杂化粒子,用动态光散射和透射电镜对所形成的纳米粒子进行了详细表征.     

不同结构两亲性嵌段共聚物的合成、药物负载及释放行为研究

采用阴离子活性聚合(AROP)的方法分别合成3种不同结构的两亲性嵌段共聚物:线型共聚物聚乙氧基乙基缩水甘油醚-聚乙二醇(PEEGE-PEO-(OH))、星型聚合物PEEGE-PEO-(OH)_3以及类树枝状聚合物PEEGE-PEO-(OH)_(24).通过~1H-NMR及GPC等手段对聚合物的结构进行表征.采用透析法制备负载阿霉素的聚合物胶束,通过透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)对胶束的形貌及尺寸进行表征.结果表明:3种胶束均具有球形结构;与线型及星型聚合物相比,两亲性类树枝状聚合物具有最高的载药效率与载药量;体外药物释放结果显示3种聚合物均具有pH敏感释放特性,且类树枝状表面致密结构可降低药物在中性环境下的释放率.     

ATRP活性自由基聚合制备两亲性嵌段共聚物

以CuCl/bpy(2,2′-联吡啶)作为催化剂,2-溴丙酸乙酯为引发剂,首先合成了一端带有卤原子的聚苯乙烯大分子引发剂,再以此大分子为引发剂引发甲基丙烯酸甲酯嵌段聚合,最后在酸性条件下水解得到了两亲性的嵌段共聚物,并对产物进行了IR,GPC,1H-NMR的表征.     

基于嵌段共聚物自组装制备Janus纳米粒子的研究进展

 Janus 粒子的两面具有不同的组成或性质,在乳液稳定、药物载体、界面催化及超结构的构筑等方面有着重要应用价值。尤其是基于嵌段共聚物的Janus 纳米粒子,其两面的聚合物链通过共价键相连,结构非常稳定。由于其纳米尺度和柔性及对溶剂、温度、pH 值等外部刺激具有响应性,嵌段共聚物Janus 纳米粒子备受关注。实现嵌段共聚物Janus 纳米粒子形貌和结构可控、组成多样化及批量化制备是该研究的重点和难点。本文综述嵌段共聚物自组装制备Janus 纳米粒子的方法,比较了不同方法的特点及适用范围。     

纳米粒子嫁接嵌段共聚物体系的自组装模拟研究

基于非格点模型,结合自洽场理论中的能量表达式,运用蒙特卡洛模拟方法对嫁接有嵌段共聚物的纳米粒子进行自组装模拟研究。每一个纳米粒子表面上嫁接有多条相同性质的AB嵌段共聚物,其中组分之间存在一定的相互作用。通过改变组分之间的相互作用来对纳米粒子-嵌段共聚物体系的自组装结构进行研究。通过模拟发现:当一个纳米粒子-嵌段共聚物体系只存在A-B组分相互排斥作用时,其纳米粒子-嵌段共聚物中的A组分与B组分相分离,若同时还存在A-A(B-B)组分相互吸引作用时,其A-A(B-B)组分会相融合。同时还发现随着纳米粒子表面上的嵌段共聚物数量的减少,其嵌段共聚物黏附在纳米粒子表面的现象越明显。还研究了两个纳米粒子-嵌段共聚物体系的自组装模拟,并对其体系受两个纳米粒子之间距离的影响进行了研究。通过上述研究模拟发现,纳米粒子-嵌段共聚物的相结构以及其"最适"稳定态受组分之间的相互作用势和纳米粒子之间的距离的影响。     

棒/线两嵌段共聚物共混体系的自组装

运用二维格子自洽场方法,研究棒/线两嵌段共聚物共混体系的自组装.结果表明:在长/短两种嵌段体积比相等的棒/线两嵌段共聚物共混体系中,当某种共聚物的混合比较大时,观察到层状结构,层的厚度与混合比大的嵌段共聚物长度有关;在两种嵌段共聚物混合比相差较小的条件下,出现了新的自组装结构,即柱层和层与柱共存相,这两种结构未出现在棒/线内嵌段共聚物熔体体系中,它们的出现与棒/线两嵌段共聚物链构象的不对称性及共混的影响有关.