含呋喃和马来酰亚胺侧链基团的高分子合成与层层组装

论文摘要

层层组装技术是一种重要的制备纳米超薄膜的方法,目前大多数层层自组装方法中,通常以静电为主要推动力。该方法是由两种带相反电荷的分子或粒子通过静电相互作用交替沉积而形成多层膜,并且广泛应用于表面修饰。然而,从化学角度上讲,在一些应用领域需要制备很牢固的多层膜,来抵抗外界复杂的环境。那么基于共价键作用的自组装就得到发展,它是一种以交替沉积两种聚合物之间的化学成键反应为推动力,制备得到共价有机多层膜的方法。与其他自组装多层膜相比,以这种驱动力制备得到的共价多层膜在稳定性与机械强度上得到很大程度的提高。而“点击化学”具有产率高,选择性好,分离方便等许多优点,无疑是一种制备多层膜的理想方法。因此将基于Diels-Alder反应的点击化学引入到层层组装中,制备合成两种侧链含有呋喃和马来酰亚胺的聚合物,并进行层层组装。在本论文中,首先设计并合成侧链含有呋喃的聚合物。其合成方法是利用相转移催化法,聚对氯甲基苯乙烯和糠醇之间发生氧的醚化反应,制备得到侧链含有呋喃的聚合物。其次设计合成了侧链含有马来酰亚胺的聚合物。其合成方法是先合成侧链含呋喃保护的马来酰亚胺聚合物,然后脱去呋喃保护基团,制备得到侧链含有马来酰亚胺的聚合物。然后设计合成了用于基底修饰的化合物。其合成过程是以呋喃和顺丁烯二酸酐为原料,合成含有羧基的化合物,再用N-羟基丁二酰亚胺对羧基进行活化,制备得到基底修饰的化合物。最后,利用以上合成的化合物及聚合物在石英基片上进行层层组装。其过程为先用合成的基底修饰的化合物对基底进行修饰,然后利用合成的两种侧链含有呋喃与马来酰亚胺的聚合物基于Diels-Alder化学反应进行多层膜的组装。在实验过程中,主要使用TLC对化合物的制备过程进行跟踪监测,用1H-NMR、FT-IR对化合物进行表征,聚合物用1H-NMR和GPC进行表征,多层膜的组装过程通过UV-Vis进行监测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 层层组装技术简介
• 1.2 层层组装技术的产生
• 1.3 层层组装技术的驱动力
• 1.4 层层组装技术的构筑基元
• 1.5 基于共价键的层层组装
• 1.5.1 共价键层层组装的要求
• 1.5.2 共价键层层组装的一般特征
• 1.5.3 基于羰基化学的共价键层层组装
• 1.5.4 基于芳香取代化学的共价键层层组装
• 1.6 点击化学
• 1.6.1 点击化学的提出
• 1.6.2 点击化学的特征
• 1.6.3 点击化学的反应类型
• 1.6.4 Diels-Alder化学反应
• 1.7 点击化学层层组装
• 1.8 本文设计思想
• 第2章 实验部分
• 2.1 试剂与仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 合成过程
• 2.2.1 侧链含有呋喃的聚合物的合成
• 2.2.2 侧链端基含有马来酰亚胺的聚合物的合成
• 2.2.3 用于基底修饰的化合物的合成
• 2.2.4 基底的修饰
• 2.2.5 多层膜的制备
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 合成路径
• 3.1.1 侧链含有呋喃的聚合物的合成
• 3.1.2 侧链含有马来酰亚胺的聚合物的合成
• 3.1.3 用于基底修饰的化合物的合成路径
• 3.2 聚对氯甲基苯乙烯的结构分析
• 3.3 聚合物（1）的结构分析
• 3.4 化合物（2）的结构分析
• 3.5 化合物（3）的结构分析
• 3.6 聚合物（4）的结构分析
• 3.7 聚合物（5）的结构分析
• 3.8 化合物（6）的结构分析
• 3.9 化合物（7）的结构分析
• 3.10 多层膜的制备
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢