烷基取代咪唑類離子液體聚合物在溶液中的聚集過程及應(yīng)用.pdf

1、離子液體聚合物(PILs)保留了離子液體的結(jié)構(gòu)特性，具有自發(fā)聚集能力，但與小分子的離子液體(ILs)相比，PILs在溶液中的運動過程受到的影響更多，組裝過程也更為復(fù)雜。PILs有序體的構(gòu)建多數(shù)采用先單體有序組裝，然后聚合鎖定的方法進(jìn)行，但聚合過程中單體有序結(jié)構(gòu)被破壞是其進(jìn)一步應(yīng)用的瓶頸。此外，PILs有序體的結(jié)構(gòu)設(shè)計和其功能性材料性能的優(yōu)化是近些年的研究熱點，但對于PILs分子鏈如何自發(fā)地進(jìn)行有序聚集，尤其是其聚集過程的熱力學(xué)行為很少見

2、報道。基于此，本文首先采用自由基聚合的方法制備PILs，然后將PILs溶于溶劑，系統(tǒng)探究PILs在溶液中的自發(fā)聚集過程及相關(guān)的影響因素。另外，利用該方法所制備的PILs在PH響應(yīng)、抑菌材料方面的應(yīng)用還需要進(jìn)行進(jìn)一步評價。
　　本文合成咪唑類離子液體聚合物poly[CnVIm+][X-](n=8，12，16)(X為配對離子)，利用烷基鏈和陰離子的結(jié)構(gòu)可設(shè)計性，探究其在有機(jī)溶劑中的聚集行為、刺激響應(yīng)性和抗菌功能上應(yīng)用。論文主要結(jié)論如下

3、:
　　(1)利用自由基聚合合成不同烷基鏈長的咪唑類離子液體聚合物，poly[CnVI m+][Br-](n=8，12，16)，其在正丙醇中可以自發(fā)聚集成有序結(jié)構(gòu)，當(dāng)烷基鏈為16時，其在正丙醇中的聚集形態(tài)為多層“洋蔥狀”結(jié)構(gòu)，這種“洋蔥狀”形貌與陰離子種類無關(guān)，而且可以長時間保持。
　　(2)通過電導(dǎo)率法對poly[CnVIm+][Br-](n=8，12，16)在正丙醇的熱力學(xué)行為的進(jìn)行研究。結(jié)果表明，PILs在正丙醇中的聚

4、集過程是熵驅(qū)動的自發(fā)過程。隨著烷基鏈的增加，臨界聚集濃度(CAC)降低，每條烷基鏈對吉布斯自由能（△Gθm，alkyl）的貢獻(xiàn)增加，聚集過程是在疏水作用下完成聚集過程。當(dāng)向體系中加入不良溶劑時，CAC和吉布斯自由能（△Gθm）隨著不良溶劑體積分?jǐn)?shù)的增加而降低，自發(fā)聚集行為更容易進(jìn)行。
　　(3)通過陰離子交換實驗將poly[CnVIm+][Br-](n=8，12，16)引入具有pH響應(yīng)的陰離子(Mo-)，功能化后的PILs表現(xiàn)出優(yōu)

5、異的pH響應(yīng)性。隨著pH的增加，PILs溶液顏色由紅色變成黃色，其聚集尺寸隨著pH的增加而明顯增大。具有高陰離子交換率的poly[CnVIm+][Br-]x[Mo-]y對酸堿響應(yīng)更為“靈敏”，同時，烷基鏈的增加使得PILs對酸堿響應(yīng)性變得“遲鈍”。
　　(4)將聚合后的poly[CnVIm+][Br-](n=8，12，16)，通過透析的方式得到PILs膠束，研究PILs膠束對金黃色葡萄糖球菌（S.aureus）和大腸桿菌(E.co

6、li)抗菌性能。不同烷基鏈長的PILs的臨界抑菌濃度(MIC)從低到高依次為:poly[C12VIm+][Br-]＜poly[C16VIm+][Br-]＜poly[C8VIm+][Br-]，并且poly[C12VIm+][Br-]與細(xì)菌接觸1h后，細(xì)菌生存率幾乎為0。通過電荷屏蔽實驗研究了烷基鏈對抑菌的貢獻(xiàn)，對于Poly[C12VIm+][Br-]而言，烷基鏈對S.aureus抑菌的貢獻(xiàn)達(dá)到60％，對E.coli抑菌的貢獻(xiàn)達(dá)到67％。<