| 题名 | 两亲性三嵌段共聚物在选择性稀溶液中的自组装及应用; Self-assembly and Application of the Amphiphilic Triblock Copolymers in Selective Dilute Solution |
| 作者 | 朱锦涛 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2005 |
| 授予单位 | 中国科学院长春应用化学研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院长春应用化学研究所 |
| 关键词 | 两亲性嵌段共聚物 自组装 胶束 纳米材料 选择性溶剂 |
| 其他题名 | Self-assembly and Application of the Amphiphilic Triblock Copolymers in Selective Dilute Solution |
| 学位专业 | 高分子化学与物理 |
| 中文摘要 | 本论文主要研究了ABA和ABC型两亲性三嵌段共聚物在选择性稀溶液中的自组装行为，得到了多种形态新颖、结构复杂多样的胶束，研究了这些复杂胶束的形成过程，探讨了影响胶束形态的各种因素并通过适当的方法对胶束形态进行调控。研究了聚乙烯基毗陡（P4VP）／聚苯乙烯（PS）三嵌段共聚物P4VP-b-PS-b-P4VP在二氧六环／水中的自组装行为，成功得到了嵌段共聚物环状胶束，并通过实验研究了环状胶束的形成过程。结果表明，胶束形态依赖于退火时间的长短。随着退火时间的延长，胶束结构从棒状过渡到环形结构。以实验结果为基础提出了环状胶束形成的新的机理，即囊泡塌陷形成环。同时，通过改变实验条件还得到了一些新型的环状复合结构，如环套环形、鸟状、哑铃形、戒指形、网络状等结构，并得到了与计算机模拟一致的结果。通过不同的方法对ABA型三嵌段共聚物（P4VP-b-PS-b-P4VP）在选择性溶液中的自组装胶束形态进行调控：首先，详细研究了P4VP-b-PS-b-P4VP在不同的共溶剂中的自组装行为。结果表明通过单纯改变共溶剂的性质可以很方便地调节胶束的形态，得到了球、棒、囊泡等结构。并用混合溶剂的方法得到了长度和直径可控的纳米线胶束。同时，通过加入第二种选择性溶剂（核层嵌段PS的选择性溶剂甲苯）的方法使形成胶束的核层嵌段在胶核中的伸展程度增加，从而使胶束形态发生转变。其次，研究了加入表面活性剂十五烷基苯酚（PDP）以构建分子间氢键来调节P4VP-b-PS-b-P4VP的胶束形态。结果表明，通过调节PDP的加入量可以使胶束形态发生从球到棒，到网络状、再到囊泡结构的转变。通过实验对比系统地研究了PDP的加入对胶束形态转变的影响，提出了相应的形态转变机理。再次，研究了不同分子量的嵌段共聚物之间共混及共聚物与均聚物共混对胶束形态的影响。结果表明加入亲油嵌段的均聚物对共聚物胶束形态影响非常明显，胶束形态与加入的均聚物的分子量及加入量直接相关。同时得到了一些新形态的胶束，如海绵状、笼子状等。共聚物共混的研究结果表明：通过两种不同分子量的共聚物共混可以得到这两种共聚物胶束的过渡态结构。用共聚物混合的方法还可以得到一些具有生物模拟性的胶束结构，如乌贼状、章鱼状等。这加深了人们对囊泡的形成机理及各种胶束形态之间形态转变的认识。P4VP-b-PS-b-P4VP通过在二氧六环／水中的自组装形成了囊泡，结果表明囊泡的尺寸依赖于初始状态下共聚物在共溶剂中的浓度及退火时间。除得到常规的球形囊泡外，还得到一些非球形囊泡，如长条形、三角形、项链形等囊泡结构。结合计算机模拟的方法研究了囊泡的形成机理，发现这些不同结构的囊泡的形成是由于初始状态下密度涨落所引起的。研究了实验中经常出现的各种胶束形态共存现象的原因，发现体系中亚稳态的存在是多形态共存的重要原因之一。通过聚苯乙烯一左聚乙烯基毗睫一左聚氧乙烯（PS一b一PZVP一b一PEO）在THF／水中的二次自组装首次得到了一种具有生物模拟性的巨大的节状蠕虫胶束（SWM）。研究发现，SWM是由重复单元盘状结构和丝状结构相连组成的。最令人吃惊的是这种SWM与自然界中的一些生命体如蛆叫、蛹、昆虫类的幼虫结构非常相似。通过对SWM形成过程中的中间态胶束结构的深入研究发现SWM是由球形胶束通过二次自组装形成的。SWM的形成过程可以分为三个阶段：ABC三嵌段共聚物先组装形成球形结构；这些球型结构粘连在一起形成梭形的中间结构；这些梭状中间结构中的球经过重组和重新调整各嵌段的排布最终形成SWM。用所得到的嵌段共聚物胶束为模板，采用无电沉积的方法成功制备了各种形态的金属一有机高分子纳米复合材料。用简单的方法还得到了导电金属金一银的双金属纳米结构材料。这些纳米结构材料在微电子器件等领域有潜在应用价值。以上研究结果丰富了人们对嵌段共聚物在选择性介质中自组装行为的理解，为人们提供了对生物材料自组装本质的理解的依据。这在两亲性分子在溶液中自组装的基础研究方面以及基于这些自组装形态而构建结构及功能更复杂的纳米结构材料等方面都有一定的意义。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-01-17 ; 2011-04-28 |
| 页码 | 136 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ciac.jl.cn/handle/322003/34531]  |
| 专题 | 长春应用化学研究所_长春应用化学研究所知识产出_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 朱锦涛. 两亲性三嵌段共聚物在选择性稀溶液中的自组装及应用, Self-assembly and Application of the Amphiphilic Triblock Copolymers in Selective Dilute Solution[D]. 中国科学院长春应用化学研究所. 中国科学院长春应用化学研究所. 2005. |
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