含PDMAEMA大分子的合成及其分形圖案形態(tài)研究.pdf

1、本論文以甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)方法合成了聚合物PDMAEMA以及MWNT-g-PDMAEMA，采用紅外，GPC，TEM，核磁等測試方式對合成的聚合物進(jìn)行表征，并用偏光、掃描、透射對其溶液不同條件下的自組裝行為進(jìn)行了研究。同時探索了金屬納米粒子CdTe和納米金在該種聚電解質(zhì)誘導(dǎo)下的組裝形態(tài)。主要工作如下:
　　 1.用ATRP方法制備了均聚物PDMAEMA，采用紅外，GPC

2、等測試手段對其進(jìn)行了表征，表明了成功地合成出目標(biāo)大分子PDMAEMA;用4-羥基-2，2，6，6-四甲基吡啶氮氧自由基(TEMPO)與其羧酸化的碳納米管(MWNT-COOH)進(jìn)行脫水縮合從而制備出表面含有自由基的MWNT-TEMPO，采用ATRNC技術(shù)，在CuBr/PMDETA存在的條件下將MWNT-TEMPO與PDMAEMA-Br進(jìn)行偶合反應(yīng)，NMR及TEM測試分析證明了通過這種方法能夠成功地將PDMAEMA接枝到MWNT上(MWNT

3、-g-PDMAEMA)。
　　 2.配制PDMAEMA聚電解質(zhì)溶液，調(diào)節(jié)溶液濃度、pH，改變?nèi)芤褐械碾x子強(qiáng)度，改變?nèi)軇]發(fā)速率等溶液環(huán)境探索自組裝行為的形態(tài)變化，首次得到了均聚物PDMAEMA和嵌段共聚物MWNT-g-PDMAEMA的分形圖案，用偏光、掃描、透射電鏡，能譜，流變，測zeta電位方法等進(jìn)行深入的研究其過程和機(jī)理。研究表明，隨著pH的變化，形成的分形樹枝形態(tài)發(fā)生變化，在堿性環(huán)境中，PDMAEMA分子鏈去質(zhì)子化形成蜷縮

4、線團(tuán)，在干燥揮發(fā)過程中無法進(jìn)行無規(guī)行走聚集成臨界團(tuán)簇，不符合擴(kuò)散控制聚集（diffusion-limited-aggregation，DLA）理論，因而無法獲得分形圖案。在聚合物電解質(zhì)溶液中，鹽的加入會促進(jìn)PDMAEMA分形圖案的獲得。這是因為:(1)溶液中鹽的存在會影響聚電解質(zhì)高分子鏈的形態(tài);(2)鹽能以庫倫力作用連接隨溶劑揮發(fā)游走的聚電解質(zhì)顆粒，形成分形結(jié)構(gòu)。研究表明，鹽濃度的升高，分形圖案會發(fā)生較大的變化。研究還表明，不同電解質(zhì)鹽

5、由于鹽離子的大小能夠影響團(tuán)簇核的形成，進(jìn)而對分形圖案的獲得有很大的影響，小分子電解質(zhì)更有利于分形圖案的獲得，大分子電解質(zhì)由于擴(kuò)散慢能夠阻礙團(tuán)簇的形成，從而阻礙分形圖案的形成。溫度影響溶劑的揮發(fā)速率，隨著溫度的升高形成的核沒有足夠的時間隨溶劑揮發(fā)游走，導(dǎo)致形成殘缺的樹枝圖案結(jié)構(gòu)。在合適大小的溶液環(huán)境中，按照DLA理論模型，形成初步的核并捕捉隨溶劑揮發(fā)自由游走的顆粒，樹枝長大變粗，最終在范德華力、表面能、熱力學(xué)穩(wěn)定性等各種作用力下達(dá)到平衡，

6、形成具有不同分形維數(shù)的分形圖案。研究表明，分形圖案具有CO2，敏感性與可逆性。有關(guān)聚合物PDMAEMA分形圖案的研究內(nèi)容未見任何報道。同樣情況下，論文研究了MWNT-g-PDMAEMA的圖案化獲得，研究表明，在外親水PDMAEMA的帶動下，獲得了MWNT的分形圖案。這些含PDMAEMA的自組裝分形圖案具有pH、鹽及CO2敏感性，在傳感器領(lǐng)域?qū)⒂袧撛诘膽?yīng)用。
　　 3.利用大分子聚電解質(zhì)PDMAEMA及MWNT-g-PDMAEMA