两亲性嵌段共聚物的胶束化及其胶束的有规聚集.pdf

摘要 两亲性嵌段共聚物由于同时具有亲水段和疏水段，它不仅能在选择性溶剂中自组装 形成具有生物模拟性的分子聚集体(＆jPnce1996，2刀，1777)，而且能以薄膜的形式可 控构建纳米级分级有序的有机／无机先进材料(Ⅳdf“增2001，4，4，735)，以及能以本体的形 式制备长程有序的光子晶体似巩^缸^旺200l，』3，421)。因此，嵌段共聚物自组装形态控 制以及有序聚集是当前该体系的重要内容和发展趋势。基于嵌段共聚物这样的研究背 帚，本论文研究了胶束在溶液中的动力学，胶束形态的影响因素以及胶束的有规聚集， 取得了一些具有新意的结果。具体研究内容摘要如下： 1．以Ps200．易一PAA78在水中纽装得到的球型胶束这一基本单元为出发点，采用动态 光散射(DLs)、静态光散射(sLs)和透射电镜(TEM讲目结合的方法详尽地考察了所得球形 Ps200。6．PAA78胶柬的尺寸、摩尔质量、密度等参数随pH值变化的情况并分析了产生这 一现象的原因。发现核一壳型Ps200．扛PAA7s胶柬在强酸性条件下，会发生严重聚集形成 沉淀；随着溶液pH值的逐渐增加会以胶束聚集体的形式存在；在pH7附近则以所谓的 “动力学冷冻胶束”形式存在；强碱性条件，还会发生分子链从胶束中的逃逸现象。 选择}生溶剂的性质对两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯．6一聚(4一乙烯基吡啶)(Ps一6-P4vP)自组 装胶束的形态结构的影响。研究结果表明，嵌段长度能够明显影响嵌段共聚物在选择性 溶剂中自纽装的形态。当P4VP的重复单元数从1lo依次增加至195和330时，则得到 的胶束形态依次为直径为312m的囊泡状，直径为80m分散的球型和直径为60砌 的粘联的球型结构。同时发现以二元混合溶剂作为选择性溶剂，通过调整二元混合溶剂 的组成和比例，可以方便地调节PS．6．P4VP胶束的形态结构。当混合溶荆中丁酮的含量 逐渐从O％增加至40％时，则PS80曲一P4VPl95的聚集形态从球形依次转变为囊泡状、大 的胶束缔舍体和网状结构。此外，我们还研究了温度对已经形成的胶束的形态的影响， 撞和随后的融合重排过程成功地实现其从囊泡状胶束向空心管状胶束的转变，初步分析 了这两种形态之问的转变机理。 一6．聚丙烯酸(PS30一6．PAA51)胶束直接在冷冻的溶剂模板上的受控聚集。研究结果表明， 一方面，溶剂水可以通过快速冷冻的办法作为模板，促使均匀分散在其中的球形胶束进 行有规聚集，形成新颖的、微米级的、多层的空心结构聚集体；另一方面，冰模板还可 以很容易的通过升华来除去。与其他模板法相比，该方法步骤简单，便于操作，是一条 简单而有效的制备高分子纳米、微米分子聚集体的方法。 水中自组装形成球型胶束的定向有规聚集。研究结果表明，嵌段共聚物胶束的水溶液可 以通过缓慢冷冻直接用作模板，悬浮在溶剂中的球型胶柬缓f受析出，在多晶冰模板的表 面进行有规聚集形成纺锤状聚集体。之后通过巧妙地利用冷冻。解冻过程处理来调整冰 模板，可以使纺锤状聚集体进一步聚集形成蝴蝶结状、哑铃状、雪花状和花瓣状有规聚 积结构。此方法简单有效，为胶束和胶粒的有规聚集提供了一条便捷的途径。 概括起来，本论文在以下4个方面具有创新性： ≯通过对胶束动力学行为随pH值变化的研究。对现有的观点进行了分析和扬弃， 胶束在溶液中的动力学这一颇具争议的高分子物理中的基本问题给出了较为圆 满的解释。 》利用调节选择性溶剂的性质可以简便调节两亲性嵌段共聚物胶束的形态结构； 通过加热的方法，成功地实现了Ps．6一P4vP囊泡状胶束向空心管状胶束的转变。 ≯发现溶剂冷冻后可以直接作为模板，促使均匀分散在其中的球形胶束进行有规 聚集，形成新颖的、微米级的、多层的空心结构聚集体。在一定意义上扩大了 自组装的内涵。 》通过巧妙地利用冷冻一解冻过程处理来调整冰模板，还可以使分散在其中的胶 束发生有规聚集形成蝴蝶结状、哑铃状、雪花状和花瓣状有规聚积结构。 关键词：嵌段共聚物，自组装，胶束，形态，聚集，模板 Abstract Wima blockanda diblock hydIophilic hydmphobicblock，me锄phjphiliccop01ymers can：self-asscmbleinto