含香豆素荧光基团聚合物的RAFT法合成及其性能研究

含香豆素荧光基团聚合物的RAFT法合成及其性能研究

论文摘要

本论文通过可逆加成断裂链转移聚合(reversible addition fragmentation chain transfer polymerization, RAFT polymerization)方法合成了结构和分子量可控、分子量分布较窄、含有香豆素荧光基团的聚合物,并对合成的聚合物性能进行了研究。主要研究了以下体系:(1)通过RAFT法合成了含香豆素光敏感单元的荧光聚合物。以偶氮二异丁腈(2,2-Azobisisobutyronitrile, AIBN)为引发剂,二硫代苯甲酸异丁腈酯(2-Cyanoprop-2-yl dithiobenzoate (CPDB))为链转移剂,进行(7-(4-丙烯酸丁氧酯基)香豆素(7-(4-(Acryloyloxy)butoxy)coumarin,7AC))的RAFT聚合,得到了结构和分子量可控,分子量分布较窄,侧链含有香豆素结构单元的聚合物。并表征了该聚合物(poly(7-(4-(Acryloyloxy)butoxy)coumarin)),P7AC)的光谱性能,同时研究了该聚合物在紫外光的照射下的光交联现象。(2)通过RAFT法合成了含香豆素结构单元的两亲刷状聚合物(poly (poly(ethyleneglycol)methyl ether methacrylate)–block–poly(7-(4-(Acryloyloxy) butoxy) coumarin)) (P(PEGMA)-b-P(7AC))。运用凝胶渗透色谱仪(GPC),和核磁共振谱仪(1H NMR)对聚合物进行了分析。同时对聚合物的性能进行了研究。通过体系1的研究发现,聚合过程呈现“活性”/可控自由基聚合的特征。在ex=329nm波长光激发下,相同发色团浓度时,聚合物荧光强度随着聚合物分子量的增加而增强;而紫外吸收强度随分子量没有明显的变化。同时聚合物中香豆素环在紫外光照情况下可以发生[2+2]光加成反应,其紫外特征吸收峰随着光照程度的增加而逐渐减弱,而其分子量和PDI值有所升高。通过体系2的研究发现,RAFT法制备了不同链长的刷状两亲聚合物P(PEGMA)-b-P(7AC),在相同的发色团浓度条件下,聚合物链中含有的香豆素结构单元多,其荧光强度稍强, PEGMA基团对荧光强度没有影响。刷状两亲聚合物P(PEGMA)-b-P(7AC)的表面张力在某个浓度范围内随浓度的增加而下降很快,表现出明显的表面活性的特征,聚合物链段的长度对其临界胶束浓度值(CMC)没有明显的影响。通过TEM研究刷状两亲聚合物P(PEGMA)-b-P(7AC)在水溶液中的自组装行为,结果显示此共聚物在水中可以通过自组装形成以P(7AC)为核、P(PEGMA)为壳的高分子胶束,该胶束接近球形且粒径分布较均匀。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 活性聚合
  • 1.2 “活性”/可控自由基聚合
  • 1.3 可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)
  • 1.3.1 RAFT 聚合的机理
  • 1.3.2 RAFT 聚合的单体
  • 1.3.3 RAFT 聚合的引发方式
  • 1.3.4 RAFT 试剂的研究
  • 1.3.5 RAFT 聚合的应用
  • 1.3.5.1 嵌段聚合物
  • 1.3.5.2 星型聚合物
  • 1.3.5.3 梳型聚合物
  • 1.3.6 RAFT 聚合的不足
  • 1.4 荧光聚合物
  • 1.4.1 荧光聚合物的合成
  • 1.4.1.1 主链含发色基团聚合物
  • 1.4.1.2 侧链为发色基团聚合物
  • 1.4.1.3 聚合物端基为发色基团
  • 1.5 香豆素,含香豆素类聚合物
  • 1.5.1 香豆素,香豆素聚合物的性能
  • 1.5.2 香豆素聚合物研究进展
  • 1.5.3 香豆素类化合物在活性自由聚合中的应用
  • 本论文的目的和意义
  • 第二章 实验部分
  • 2.1 试剂原料
  • 2.2 实验内容
  • 2.2.1 7-(4-丙烯酸丁氧酯基)香豆素(7AC)单体的合成
  • 2.2.1.1 7-(4-溴丁氧基)香豆素(78C)的合成和表征
  • 2.2.1.2 7AC 的合成和表征
  • 2.2.2 RAFT 法聚合7AC
  • 2.2.3 扩链反应
  • 2.2.4 光二聚反应
  • 2.2.5 甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGMA)的RAFT 聚合
  • 2.2.6 嵌段聚合物P(PEGMA)-b-P(7AC)的合成
  • 2.2.7 胶束溶液的制备
  • 2.3 测试与表征
  • 2.3.1 单体,聚合物的测定
  • 2.3.2 聚合物的性能研究测定
  • 第三章 7-(4-丙烯酸丁氧酯基)香豆素RAFT 聚合及其聚合物性能研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 结果与讨论
  • 3.2.1 RAFT 法聚合7AC
  • 3.2.2 扩链反应和聚合物1H NMR 分析
  • 3.2.3 聚合物的荧光性能
  • 3.2.4 聚合物的紫外吸收
  • 3.2.5 聚合物的光加成反应
  • 第四章 含香豆素基团的刷状两亲性聚合物的合成及其性能研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 结果与讨论
  • 4.2.1 P(PEGMA)-b-P(7AC)嵌段聚合物合成
  • 4.2.2 P(PEGMA)-b-P(7AC)的核磁谱图
  • 4.2.3 嵌段聚合物P(PEGMA)-b-P(7AC)的性能研究
  • 4.2.3.1 聚合物的荧光光谱研究
  • 4.2.3.2 嵌段聚合物表面活性特征的研究
  • 4.2.3.3 嵌段聚合物的自组装行为研究
  • 第五章 全文总结
  • 参考文献
  • 在读期间已发表或录用论文目录
  • 致谢
  • 详细摘要
  • 相关论文文献

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