三嵌段共聚物的ATRP合成及其自組裝法制備Janus膠束的研究.pdf

1、Janus顆粒是一類(lèi)具有不同化學(xué)組成或不同極性的不對(duì)稱(chēng)粒子，它作為一類(lèi)新型的材料在生物醫(yī)學(xué)、航空航天和功能性材料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。目前Janus顆粒的制備方法有很多（如選擇性表面改性、模板自組裝、拓?fù)浔砻娓男?、微流體技術(shù)等），但存在許多缺陷，如制備效率低、成品粒徑較大（大多在微米級(jí)別）、多分散系數(shù)也較高等。本課題采用嵌段共聚物自組裝法制備Janus膠束，可以較為高效地制備出納米尺度的Janus膠束，且其形態(tài)可設(shè)計(jì)、尺寸可控。

2、>　　本文首先采用原子轉(zhuǎn)移自由基活性聚合的方法合成兩大類(lèi)三嵌段共聚物：聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯（PS-b-PDMAEMA-b-PMMA）和聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-b-聚甲基丙烯酸叔丁酯（PS-b-PDMAEMA-b-PtBMA）。即，首先以苯乙烯（St）為單體，α-溴代異丁酸乙酯（EiB-Br）為小分子引發(fā)劑，CuBr/ PMDETA為催化體系，通過(guò)本體聚合制備出大分子引發(fā)劑聚苯乙烯（

3、PS-Br），再以PS-Br為引發(fā)劑引發(fā)第二單體甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DMAEMA）的本體聚合，得到 PS-b-PDMAEMA-Br二嵌段共聚物，接著用PS-b-PDMAEMA-Br分別引發(fā)第三單體甲基丙烯酸甲酯（MMA）和甲基丙烯酸叔丁酯（tBMA）的本體聚合，得到三嵌段共聚物 PS-b-PDMAEMA-b-PMMA和 PS-b-PDMAEMA-b-PtBMA。結(jié)果表明，當(dāng)控制反應(yīng)時(shí)間一定時(shí)，實(shí)驗(yàn)所得PS-Br、PS-b-PDMAE

4、MA-Br、PS-b-PDMAEMA-b-PMMA和PS-b-PDMAEMA-b-PtBMA的聚合度和分子量隨單體與引發(fā)劑的摩爾比的增大而呈線性增長(zhǎng)，分子量分布較小，表明反應(yīng)可控性良好。
　　再通過(guò)酸性水解的方法將PS-b-PDMAEMA-b-PMMA和 PS-b-PDMAEMA-b-PtBMA水解形成兩親性嵌段共聚物，并初步探究了其表面活性。結(jié)果表明其具備一定的降低水溶液表面張力的能力，但弱于硬脂酸類(lèi)小分子表面活性劑。
　

5、　本文還探討了以 PS-b-PDMAEMA-b-PMMA和 PS-b-PB-b-PMMA（聚苯乙烯-b-聚（1,3）丁二烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯）為模板，通過(guò)在第一嵌段和第三嵌段的良溶劑、第二嵌段的不良溶劑中退火形成亞結(jié)構(gòu)體（預(yù)組裝膠束），然后透析至第一或第三嵌段的良溶劑、第二嵌段的不良溶劑中自組裝形成多隔斷膠束的過(guò)程，分析了溶劑對(duì)自組裝過(guò)程的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)PS-b-PDMAEMA-b-PMMA的退火溶劑為二氯甲烷時(shí)，最終形成的

6、膠束呈現(xiàn)相分離形貌，但膠束尺寸和形態(tài)不穩(wěn)定；采用二甲基乙酰胺（DMAc）為PS-b-PB-b-PMMA的退火溶劑，制備了以 PB為核、PS和 PMMA為殼核、粒徑約為25nm的亞結(jié)構(gòu)體，再將溶液透析至丙酮/異丙醇中自組裝形成了以PS為核、PB為冠、PMMA為殼的多隔斷膠束，尺寸約為50nm，每個(gè)多隔斷膠束約由3個(gè)殼核膠束的組裝體組成，之后將PB段光交聯(lián)，最后再透析至共溶劑中，形成了直徑約20nm的Janus膠束。合成的Janus膠束有望