聚合物多重环境响应行为的NMR研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuyong006
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智能高分子材料因其特有的环境响应行为以及广阔的应用前景而备受关注。聚(N-异丙基丙烯酰胺)(poly(N-isopropylacrylamide),PNIPAM)和聚甲基丙烯酸N,N-二甲胺基乙酯(Poly(2-(diethylamino) ethylmethacry-late),PDMAEMA)是两种典型的环境敏感性聚合物。其中,PNIPAM具有温度敏感性,其较低临界溶解温度(Lower Critical Solution Temperature,LCST)在32℃左右;而PDMAEMA则具有多重响应特性,体系的温度,pH值以及离子强度的改变均能诱导它发生变化。本工作主要利用核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)的方法,研究了聚均聚物PDMAEMA以及嵌段共聚物PNIPAM-b-PDMAEMA的环境响应性质。具体工作主要分为以下两个部分:   第一部分,利用原子转移自由基聚合(Atom transfer radical polymerization,ATRP)合成了分子量分布较窄的聚PDMAEMA并通过对液体核磁共振氢谱(1HNMR)化学位移以及弛豫时间(T1、T2)的测量,研究了聚合物PDMAEMA的温度、pH以及离子三种环境敏感行为。发现聚合物链段的运动性,以及温度和离子强度诱导的相变行为,都与体系的pH值具有强依赖关系。室温下,聚合物链段的运动性随pH值的增大而降低。酸性条件下,聚合物表现出离子敏感性,而不表现出温度敏感性。碱性条件下,聚合物表现出温度敏感性,不表现出离子敏感性。   第二部分,利用原子转移自由基聚合(ATRP)和点击化学(Click chemistry)的方法,合成了环境敏感性嵌段共聚物PNIPAM-b-PDMAEMA。并用动态光散射(Dynamic Light Scattering,DLS)和核磁共振(NMR)的方法研究了不同pH条件下,聚合物受体系温度或离子强度变化的影响,而发生的自组装过程,及该过程中链段动力学。发现,在酸性条件下,嵌段共聚物在温度的诱导下自组装成为以PNIPAM为核,PDMAEMA为壳的胶束;在抗衡离子Co(CN)63-的诱导下自组装成为以PDMAEMA为核,PNIPAM为壳的胶束。在此过程中,两部分链段的运动性保持相对的独立性,收缩的部分(核)运动性降低,而不收缩的部分(壳)运动性受到的影响很小。在碱性条件下,嵌段共聚物在温度诱导下整体发生聚集,形成很大的颗粒,与溶液发生相分离,而在离子的诱导下,不发生聚集现象。
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