二烷基脲型凝膠劑室溫自組裝及其在力場和受限空間下形成的超分子結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、小分子凝膠劑（LMOGs）通過非共價鍵（例如分子間氫鍵、π-π堆砌、范德華力、配位作用等）在溶劑中自組裝形成纖維狀、棒狀、管狀、盤狀、帶狀、螺旋狀等形貌的超分子聚集體結(jié)構(gòu)，進而相互纏繞形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)禁錮溶劑分子形成穩(wěn)定的超分子凝膠（也稱為“物理凝膠”），這一研究領(lǐng)域近年來受到了廣泛的關(guān)注。超分子凝膠因其特殊的熱可逆性、環(huán)境敏感性和納米結(jié)構(gòu)的多樣性，被廣泛地應(yīng)用于智能材料、藥物載體、模板材料、凝膠電解液、手性分離和催化等領(lǐng)域。

2、本文合成了三種不同烷基鏈長的二脲型凝膠劑，能夠使某些有機溶劑在室溫下即可發(fā)生凝膠化，研究了它們在有機溶劑中的凝膠化能力和自組裝機理，探討了所形成的超分子凝膠的熱力學(xué)性質(zhì)和流變學(xué)性質(zhì)。以十八烷基鏈長的二脲型凝膠劑為模型分子，研究了離心力場和剪切力場作用對小分子凝膠劑在溶劑中組裝形成的聚集體的形貌及熱力學(xué)性能影響。開創(chuàng)性的將二脲型凝膠劑和酰胺類凝膠劑通過加熱、超聲的作用灌注到有機蒙脫土片層間，研究小分子凝膠劑在片層結(jié)構(gòu)的納米尺寸受限空間內(nèi)的

3、聚集組裝。首次將凝膠超分子結(jié)構(gòu)用于手性分離薄膜的制備，考察了制備的手性分離膜對D-和L-苯丙氨酸的吸附差別。 本論文包括以下幾方面內(nèi)容： 1、利用二異氰酸酯與烷基胺的高反應(yīng)活性，以及產(chǎn)物所帶的氫鍵作用位點和烷基疏水作用力，設(shè)計合成了能以極低濃度使多種有機溶劑在室溫條件下凝膠化的三種二烷基脲型凝膠劑：1-甲基-2,4-二(N’-十八烷脲基)苯（簡稱MBB-18）、1-甲基-2,4-二(N’-十二烷脲基)苯（簡稱MBB-12

4、）和1-甲基-2,4-二(N’-八烷脲基)苯（簡稱MBB-8）。研究了該類型的凝膠劑在有機溶劑中組裝形成超分子凝膠的熱力學(xué)性質(zhì)和流變學(xué)性質(zhì)。 2、利用傅立葉紅外吸收光譜（FT-IR）、核磁共振氫譜（1HNMR）和X射線衍射（XRD），結(jié)合Spartan、HyperChem等化學(xué)軟件，研究了二烷基脲型凝膠劑在有機溶劑中的組裝機理并模擬了分子聚集圖，利用場發(fā)射掃描電鏡（FE-SEM）和差示掃描量熱儀（DSC）探討了烷基鏈的不同對分子

5、組裝方式的影響和熱力學(xué)性質(zhì)的影響，簡單討論了溶劑作用對分子組裝的影響。 3、以MBB-18凝膠劑為模型分子，研究小分子凝膠劑在離心力場和剪切力場作用下的自組裝。通過測定不同離心力大小作用下凝膠劑的最低凝膠化濃度研究外力作用對凝膠劑凝膠能力的影響；利用FE-SEM和XRD研究了外力作用對凝膠劑分子聚集過程的誘導(dǎo)作用，利用DSC研究了力場誘導(dǎo)下形成的聚集體的熱力學(xué)性質(zhì)。 4、將不同烷基鏈長的二脲型凝膠劑MBB-18、MBB-

6、12和酰胺類凝膠劑二(4’-硬脂酰胺苯基)甲烷（簡稱BSM-18）、二(4’-辛酰胺苯基)甲烷（BOM-8）通過加熱、超聲的作用灌注到層間距為2-3 nm的有機蒙脫土片層間，利用DSC研究小分子凝膠劑在片層結(jié)構(gòu)的受限空間內(nèi)形成的超分子凝膠的熱力學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)其相變溫度遠(yuǎn)高于本體空間內(nèi)形成超分子凝膠的相變溫度，利用XRD結(jié)合分子模擬軟件探討了在片層結(jié)構(gòu)的受限空間內(nèi)凝膠劑可能采取的聚集方式。 5、以Boc-L-苯丙氨酸為模板分子，利用