嵌段聚合物的合成及基于嵌段聚合物的納米材料的制備.pdf

1、嵌段聚合物是由兩種或兩種以上不同單體組成的線形分子鏈段通過化學鍵連接形成的一類特殊聚合物。嵌段聚合物具有特殊的物理化學特性,在熱塑性彈性體、表面活性劑、表面修飾劑、分散劑和聚合物共混的增溶劑等方面有著廣泛的應用前景,已受到了學術界及工業(yè)界的廣泛關注?；钚跃酆霞夹g的發(fā)展為嵌段聚合物的合成提供了更多的方法,很多新型的結構規(guī)整、分子量及其分布可控的嵌段聚合物不斷被合成。
　　 由于嵌段聚合物不同鏈段間存在熱力學不相容,所以常常發(fā)生相分

2、離；又由于鏈段間存在化學鍵,相分離的尺寸受到限制,因此發(fā)生納米尺度的微觀相分離,自組裝形成具有納米結構的、豐富的形態(tài)。嵌段聚合物在選擇性溶劑中通過微相分離可以自組裝形成聚合物膠束。聚合物膠束在藥物緩釋、分離、催化等方面具有潛在的應用前景,引起人們的濃厚興趣。同時嵌段聚合物通過獨特的微相分離還可以與無機前驅體共同自組裝制備納米復合材料。這種基于嵌段聚合物的自組裝得到的納米復合材料在催化劑、生物傳感器、填料等領域具有潛在的應用前景,成為目前

3、研究的熱點。
　　 報道中通過各種聚合方法之間的綜合應用合成了一系列嵌段聚合物,然而很少見將酶催化聚合與各種方法綜合運用的,因此本文綜合運用酶催化聚合與希夫堿反應、酶催化聚合與陰離子聚合等進行高分子鏈的設計合成,得到了一系列新型聚合物。以嵌段聚合物膠束做模板制備納米材料中很少見制備SiO2-C納米復合材料的報道,更何況嵌段聚合物膠束同時作為碳源,因此本文設計用嵌段聚合物PEO-b-PAN膠束作為模板和碳源制備了新型的SiO2-C

4、納米復合材料:同時用微相分離的嵌段聚合物PEO-b-PAN作為碳源和模板制備了新型SiO2-C納米復合材料:本文還設計了一種在較低溫度合成介孔材料的方法,有利于適于低溫合成的聚合物納米材料的制備。主要研究內容如下:
　　 第一部分高分子鏈的設計合成
　　 1.結合希夫堿反應與酶催化法成功合成了兩種具有長共軛結構的含希夫堿側基的聚酚:聚(4-[苯亞甲基-氨基]-酚)(PBP)和聚(4-[(蒽基-9-亞甲基)-氨基]-酚)(

5、PAP)。用IR、1H NMR、GPC和UV等對希夫堿單體和聚合物進行了詳細表征。UV測試顯示PAP的吸收比聚酚紅移86nm,表明在聚酚鏈上接入希夫堿基團極大的增加聚酚共軛基團的長度。
　　 2.結合酶催化聚合與活性陰離子聚合方法成功合成了一種水溶性的聚苯酚.聚環(huán)氧乙烷接枝共聚物。用IR、1H NMR、GPC、和UV等方法對聚合物進行了詳細的表征。結果表明PEO基團的引入極大的改善了聚酚的溶解性,得到的聚合物能夠溶于水、乙醇、D

6、MF、THF、二氯甲烷等常用溶劑。
　　 第二部分基于嵌段聚合物為模板制備納米材料
　　 3.通過陰離子聚合合成了兩親性嵌段聚合物PEO-PMS-PEO,以此嵌段聚合物為新模板,通過溶劑蒸發(fā)過程中與正硅酸乙酯(TEOS)的共同自組裝制備了有序的介孔SiO2。介孔SiO2通過TEM、SAXS等進行了詳細表征,結果表明其具有大面積有序性,且表現(xiàn)為體心立方結構。在移除嵌段聚合物后,介孔材料的框架收縮僅為8.7％,且保持了大面積

7、有序性。
　　 4.以PEO-PMS-PEO嵌段聚合物為新模板,通過溶劑蒸發(fā)過程中與低分子量酚醛樹脂(resol)的共同自組裝制備了有序的介孔碳材料。FEM和SAXS測試顯示介孔碳材料表現(xiàn)為面心立方排列,且具有大面積的有序性。在移除嵌段聚合物后,介孔材料的框架收縮僅為5.6％,且保持了大面積有序性。
　　 5.結合陰離子聚合和活性自由基聚合方法合成了聚環(huán)氧乙烷-聚丙烯腈兩親性嵌段聚合物(PEO-b-PAN)。PEO-b-

8、PAN與TEOS在溶劑蒸發(fā)過程中進行自組裝,得到SiO2/PEO-b-PAN復合材料。隨后,經(jīng)30℃預氧化,1000℃高溫炭化,得到SiO2-C納米復合材料。SAXS、TEM和SEM測試結果表明得到的SiO2-C納米復合材料為層狀結構,且具有大面積的規(guī)整性。
　　 6.將PEO-b-PAN嵌段聚合物分散在水溶液中自組裝形成膠束,TEOS以膠束作為模板進行溶膠-凝膠反應,形成SiO2/PEO-b-PAN復合材料。隨后熱處理得到Si