两亲性超支化聚芳醚酮—聚乙二醇接枝共聚物的制备及其自组装研究

【摘要】在生物体细胞中存在着大量的通过分子自组装形成的复杂有序的超分子聚集体，比如脂质膜、蛋白质、核酸等。分子自组装是一种分子或者构成分子的一部分通过非共价键相互作用（如范德华力、库仑力、亲疏水作用、π-π相互作用等），自发地形成规整的超分子体的过程。自组装是一种获得结构规整材料比如分子晶体、液晶、相分离半结晶大分子等有效又简便的方法。因此，分子自组装在化学、物理学、生命科学、材料学、纳米技术等领域有着不可或缺的作用。聚芳醚酮类聚合物具有优异的物理和化学性能，比如具有较高的耐热等级、较强的机械性能等，因此在航空航天、电子、核能等领域得到了广泛的应用。但是线型的聚芳醚酮同时也存在着熔体粘度高、加工困难、溶解性不好等问题，这限制了其应用的拓展。超支化聚芳醚酮不仅具有和线型聚芳醚酮相同的化学组成，而且具有超支化聚合物的特点，这在一定程度上拓宽了聚芳醚酮类聚合物的应用领域。传统的用于自组装的分子常常是结构规整的两亲性小分子、树枝状聚合物以及线型共聚物。利用自组装的方法，许多不同形貌的微米级和纳米级的高分子胶束已经被成功地制备出来。比如球形胶束、囊泡、带状胶束、纤维、管状胶束等。超支化聚合物是由支化单元、线型单元和末端单元构成的三维椭球形结构的大分子，虽然不如树枝状聚合物那样拥有“完美”的分子结构，但是由于具有制备工艺简单、较低的溶液熔体粘度、较好的溶解性、分子链末端存在大量可修饰的官能团等优点，使得其更具研究和应用价值。两亲性超支化聚芳醚酮同时兼具两亲性的属性，使其可以作为很好的自组装前驱体。虽然含有刚性链段的两亲性共聚物的自组装研究已经见诸于文献报导，但其中的刚性链段多为噻吩、亚苯基、喹啉、芴，本论文着重研究讨论两亲性超支化聚芳醚酮-聚乙二醇接枝共聚物的溶液自组装行为。首先，利用本组已经成熟的超支化聚芳醚酮的制备方法，成功合成了羟基封端苯侧基超支化聚芳醚酮。然后将不同分子量及不同含量的聚乙二醇接枝到羟基封端的超支化聚芳醚酮分子链上，从而得到了一系列的两亲性超支化共聚物，并且全面地表征了其分子结构和基本性能。然后，研究了两亲性超支化聚芳醚酮-聚乙二醇接枝共聚物的溶液自组装行为。以四氢呋喃为共溶剂，以水为选择性溶剂，成功地制备了具有良好热稳定性的粒径在100nm左右高分子球形胶束，这种胶束可以在130oC条件下稳定存在10小时。球形胶束的尺寸可以很容易地通过改变共聚物的初始浓度及共聚物分子中聚乙二醇的含量来进行调控。讨论了球形胶束的形成机理以及胶束粒径可控和胶束具有优异热稳定性的原因。最后，通过改变选择性溶剂的种类和共聚物中聚乙二醇的分子量，成功地得到了以两亲性超支化聚芳醚酮-聚乙二醇接枝共聚物为基体的不同形貌的高分子胶束，并且讨论了影响胶束形貌的机理。为这类材料的进一步研究奠定了基础。
【作者】郭云亮；
【导师】王贵宾；
【作者基本信息】吉林大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】两亲性；超支化聚芳醚酮；高分子胶束；自组装；

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