在N,N-二甲基甲酰胺水混合溶剂中制备偶氮聚电解质自组装膜.pdf

第4期 高分子学报 No．4 2005年8月 ACTAPOLYMERICASINICA Aug．，2005 在Ⅳ，Ⅳ．二甲基甲酰胺／水混合溶剂中 制备偶氮聚电解质自组装膜+ 庹新林 陈 迪 王晓工“ (清华大学材料科学与工程研究院化工系高分子研究所北京 100084) 摘要利用静电吸附逐层自组装方法在有机溶剂．7＼，，Ⅳ．二甲基甲酰胺(DMF)和H20的混合介质中制备非 水溶性偶氮聚电解质自组装多层膜．研究了DMF和H20的配比对自组装膜生长、结构与表面形态的影响．结 果表明，DMF／HzO的混合溶剂是非水溶性偶氮聚电解质自组装的理想介质，二者之间的配比对自组装膜的生 长速度，膜的结构以及表面形态均有显著影响．随着混合溶液中DMF含量的升高，自组装膜的生长速度逐渐 下降但线形生长关系越来越好，所得自组装膜中偶氮生色团的H．聚集程度逐渐下降，而且自组装膜的表面越 来越平整． 关键词偶氮聚电解质，自组装膜，混合溶剂 芳香族偶氮化合物在光学领域具有巨大的潜 合溶液主要有两方面原因，一是DMF是大多数偶 在应用前景并长期受到人们的关注和研究H“。． 氮聚合物的良溶剂，可以很容易的解决偶氮聚电 近年来，利用静电吸附自组装将偶氮聚电解质制 解质的溶解性问题．同时羧酸基团在DMF中有一 备成纳米薄膜已经成为一个实现偶氮化合物光学 定的电离度；二是有可能通过改变DMF和水的配 性能的重要手段b’6’．按照经典的静电吸附自组装 比来调控偶氮聚电解质／PDAC自组装膜的结构与 方法¨’8J，偶氮聚电解质与另一种带相反电荷的聚 性能．基于以上认识，本文研究了在不同DMF／ 电解质被分别溶解在水溶液中，通过在某种平面 H20配比溶液中偶氮聚电解质自组装膜的生长规 上交替沉积得到自组装多层膜．在自组装膜生长 律，自组装膜内偶氮生色团的存在状态以及自组 过程中，通过调节溶液的pH，离子强度等来控制 装膜表面形态的变化．研究表明，DMF／H20混合 自组装膜的生长速度以及膜的结构。9““． 溶剂是制备非水溶性偶氮聚电解质自组装膜的理 · 但是，利用水做介质制备偶氮聚电解质自组 想介质，通过改变DMF／H20的配比可以有效的避 装膜常常会遇到一些困难．其中，偶氮聚电解质水 免偶氮生色团的H．聚集．这种方法对于疏水性聚 溶性差是其中最主要的问题之一u2’131．由于偶氮电解质的静电吸附自组装具有普遍的参考价值． 生色团是疏水性基团，偶氮生色团含量较高的聚 电解质常常水溶性较差，有时甚至不溶，所以不能 1 实验部分 利用水做介质进行自组装．其次，疏水性偶氮生色 实验所用偶氮聚电解质的分子结构及简称如 团在水性介质中容易发生H一聚集u4“7|．而H．聚 图1所示．具体的合成过程与表征可参考文献 集会降低偶氮生色团光致顺反异构化效率，这对 [18]．这种聚电解质可看作是丙烯酸与带有偶氮 于偶氮化合物的许多光学性能是不利的． 生色团的丙烯酸酯的无规共聚物．本实验所用 因此，选择合适的自组装介质是实现非水溶 PEAPH侧链偶氮生色团的官能化程度为37％．由 性偶氮聚电解质自组装的关键．本文尝试利用有 于偶氮生色团含量较高，所以PEAPH在水中的溶 机溶剂DMF／H20的混合溶液作介质将非水溶性 解性很差，但在极性有机溶剂如DMF，四氢呋喃 阴离子型偶氮聚电解质与聚(二烯丙基二甲基)氯 等中有很好的溶解性． 化铵(PDAC)组装到多层膜中．选择DMF／H：