正交光控偶氮苯聚合物自组装及材料表面亲水/疏水性质的研究

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传统光敏感材料只能在两种状态下往复切换,并不能适用于复杂的光学环境中,限制了其应用范围与进一步发展,这是进行本课题研究的主要原因。通过查阅文献,我们打算采用通过光敏分子嵌段共聚物的方法解决以上问题。区别于已发论文中,多稳态分子不稳定的现象,本文以光响应平稳异构化的光敏感分子偶氮苯为主要研究对象。我们首先进行了光敏嵌段小分子的研究。即通过嵌段不同波长的光诱导异构化的偶氮苯(Azo)和四邻甲氧基取代的偶氮苯(mAzo),实现正交光控体系构建。合成了用四个碳原子链接Azo和mAzo的Azo-C4-mAzo分子。研究发现,在紫外光、蓝光、绿光和红光照射下,Azo-C4-mAzo存在四种光平稳状态。关于Azo-C4-mAzo分子的研究,为正交光控嵌段共聚物多稳态自组装的研究提供了可能性支持。之后,通过可逆的加成-断裂链转移聚合(RAFT)合成方法,将Azo单体、mAzo单体(在生色团(Azo/Azo)和烯烃之间具有4个碳间隔)和聚乙二醇(PEG)合成了三嵌段共聚物PEG-PmAzo-PAzo。并通过其UV/vis吸收光谱、1H NMR光谱和凝胶渗透色谱(GPC)的数据发现,PEG-PmAzo-PAzo的光致异构性质近似于Azo-C4-mAzo,且该聚合物存在能够在四种光控制下可逆变换的四种光平稳的形态和尺寸。PEG-PmAzo-PAzo嵌段共聚物在四种状态之间的成功切换证明该系统适用于复杂的光辐射环境。同时,我们基于环糊精/偶氮苯光敏超分子系统也进行了光控材料表面亲水/疏水性方面的研究。即将功能基团——疏水性的聚苯乙烯(PS)与亲水性的聚乙二醇二羧酸(PEG)分别接枝到Azo和ipAzo上,合成出了Azo-PS与ipAzo-PEG,作为超分子自组装体客体;作为超分子自组装体主体——环糊精,我们在环糊精上接上了长烷基链,得到产物α-CD-C12和γ-CD-C12,将产物α-CD-C12和γ-CD-C12通过静电纺丝的方法掺入PCL纤维里,得到大表面积纤维材料α-CD-C12/PCL和γ-CD-C12/PCL,由此便形成了两个光敏超分子系统——α-CD-C12/PCL/Azo-PS超分子系统和γ-CD-C12/PCL/ipAzo-PEG超分子系统。通过光调控这两个超分子系统的自组装情况,成功实现了对材料表面亲水/疏水性的调控,大大推动光敏感材料向智能化多功能化发展。
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