嵌段共聚物的溫度響應(yīng)自組裝及其初步應(yīng)用研究.pdf

1、嵌段共聚物的自組裝依然是當前的熱點研究領(lǐng)域之一，特別是關(guān)于它的應(yīng)用開始成為大家關(guān)注的焦點。實現(xiàn)自組裝膠束的功能化或智能化(環(huán)境響應(yīng)性)，是實現(xiàn)各種應(yīng)用的重要途徑，相對來說，嵌段共聚物在水相中的自組裝更容易制備功能化或智能化的膠束，因此，水相體系中嵌段共聚物自組裝，特別是雙親水性嵌段共聚物(Doublehydrophilicblockcopolymer,DHBC)的自組裝，成為當前研究的熱點。 本論文以動態(tài)光散射和靜態(tài)光散射為主要

2、研究手段，系統(tǒng)地研究了兩類不同的DHBC自組裝體系：聚乙二醇-b-聚(N-異丙基丙烯酰胺)(poly(ethyleneglycol)-b-poly(N-isopropylacrylamide)，PEG-b-PNIPAM)水溶液和聚乙二醇-b-聚(4-乙烯基吡啶陽離子)(poly(ethyleneglycol)-blockpoly(4-yinylpyridinium)，PEG-b-P(4-VPH+))的硫酸(H2SO4)水溶液，它們均具有

3、溫度響應(yīng)性，但響應(yīng)的方式和機理截然不同，而且形成的膠束也具有不同的性質(zhì)。 PEG-b-PNIPAM水溶液是一個非常典型的溫度響應(yīng)自組裝體系。我們發(fā)現(xiàn)升溫速度和聚合物濃度對PEG-b-PNIPAM的溫度響應(yīng)自組裝過程以及最終形成膠束的形態(tài)特征有顯著的影響：緩慢升溫或者較低的聚合物濃度，自組裝過程相對較慢，最終形成尺寸較大且分布較寬、重均摩爾質(zhì)量很大但密度較小結(jié)構(gòu)相對松散的組合膠束或膠束簇；快速升溫并且較高聚合物濃度下，自組裝過程加

4、速，最終形成尺寸較小且分布很窄、結(jié)構(gòu)相對緊密的典型的球形膠束。 PEG-b-P(4-VPH+)/SO42-水溶液是一個典型的聚電解質(zhì)自組裝體系。我們首先研究了SO42-誘導PEG-b-P(4-VPH+)自組裝的過程及最終形成膠束的特點，發(fā)現(xiàn)通過SO42-與P(4-VPH+)之間的靜電交聯(lián)作用，體系可以形成以SO42-/p(4-VPH+)離子復合物為核，PEG為殼的雜化膠束，而且SO42-濃度越高，形成的膠束結(jié)構(gòu)越致密。當然，最重

5、要的是PEG-b-P(4-VPH+)/SO42-雜化膠束具有溫度響應(yīng)性，通過升高溫度，膠束可以被完全解離成為單鏈，而且這是一個熱力學可逆的過程，溫度降低后，膠束重新形成。上述過程的實質(zhì)是體系存在的熱力學可逆平衡的移動的過程，主要受P(4-VPH+)與SO42-之間靜電能和體系的熵能控制，因此在其他條件不變的情況下，平衡的位置只受溫度控制，溫度決定了PEG-b-P(4-VPH+)/SO42-雜化膠束形成或被解離。 在以上研究的基礎(chǔ)

6、上，我們進行了兩個拓展性的研究工作： 第一，結(jié)合上述兩個體系的特點，構(gòu)建了一個新的溫度響應(yīng)自組裝體系：PEG-b-P(4-VPH+)-b-PNIPAM/SO42-水溶液。該體系形成的雜化膠束可以通過調(diào)節(jié)溫度實現(xiàn)離子性核與非極性核的轉(zhuǎn)換，低溫下形成含有P(4-VPH+)/SO42-離子性核的膠束，而高溫下轉(zhuǎn)換成為含有PNIPAM非極性核的膠束。 第二，直接混合PEG-b-PNIPAM和PEG-b-P(4-VPH+)/SO4