本论文包括两部分研究内容：　　 第一部分(第一章至第三章)：尼龙6结晶行为研究　　 本研究以聚己内酰胺(尼龙6)为研究对象，以DSC、XRD、SEM、TEM、FTIR和AFM等为研究手段，对尼龙6的溶液结晶和熔体结晶行为进行了系列研究。　　 一、“蒸沉法”制备尼龙6结晶研究　　 “蒸沉法”的核心是将沉淀剂以蒸汽形式向高分子溶液扩散，使高分子在溶液中以近乎“溶解—结晶”平衡态的缓慢方式进行结晶，在常温常压下，从尼龙6的浓溶液中制备出了结晶度高、结晶完善且形貌特殊的尼龙晶体(vp-nylon6)。该结晶由分立晶片构成，晶区主体机械性能好，有望发展成为新型的生物分离或生物反应器等功能材料。　　 DSC、XRD、FTIR等实验证明：利用“蒸沉法”所制备的vp-nylon6大多是较稳定的α晶型，不仅结晶度较高，而且结晶很完善。SEM实验结果表明，vp-nylon6形貌特殊，由片晶弯曲堆积组成了半球、双半球、条带、十字结、蝴蝶结、花瓣等形态各异的晶体。vp-nylon6在TEM(SEAD)实验中出现了典型的单晶衍射花样，证明vp-nylon6是由片晶组成的多晶体。在某些条件下，还可以得到大面积的片晶，利用AFM观测到该大面积片晶表面起伏约5nm。在力学性能上，vp-nylon6结晶还表现出了明显的各向异性，沿解理面表现出不同的“撕裂”和“藕断丝连”行为。除了结晶度高、结晶完善和形貌特殊等共同点外，vp-nylon6还随沉淀剂、溶剂、溶液浓度不同及有无金属离子参与等实验条件变化而在熔点、熔融热焓、晶型和形貌等方面表现出显著差异。　　 二、“分子进化法”调控尼龙6熔体结晶行为研究　　 以自成核对尼龙6结晶行为的影响研究为基础，依据达尔文生物进化论，本研究提出了“分子进化法”热循环处理方式来提高尼龙6的熔点，以制备尼龙6伸直链晶体，为制备高强高模尼龙6纤维提供新的思路。　　 自成核系列研究结果将尼龙6分为结晶和熔融行为不同的四种类型。其中第三种类型是在熔点附近温度对尼龙6进行热处理，由于自成核和退火的共同作用，尼龙6熔点和结晶度均有大幅度提高。Gibbs-Thomson公式表明，聚合物晶体的熔点是由结晶生成的片晶的厚度决定，二者是正相关关系，熔点越高，晶片越厚。对于具有伸直链构型的尼龙6α晶来说，晶片越厚意味着分子链的伸直程度越高。伸直链的存在可使材料的强度增加两个数量级。因此，基于自成核的热处理方法为提高尼龙6熔点，制备伸直链结晶提供了一个新的切入点。　　 受达尔文生物进化论启发，以自成核实验为基础，我们发展出一种称为“分子进化法”的新方法对尼龙6进行程序化热处理。“分子进化法”的基本思想是：在不同温度处理尼龙6，使部分晶片较薄的尼龙6熔融，而晶片较厚的尼龙6不熔融，并在热处理过程获得能量进行分子链重排，使得结构更加完善，在随后的降温结晶过程中，可作为自成核诱导尼龙6在较高的温度下结晶，生成晶片更厚的晶体。熔融的小晶粒重新结晶，参与下一轮温度更高的热循环处理。采取合适的热处理程序，并逐渐提高热处理温度，可以使晶片厚度逐渐提高，使厚晶片的含量增加。　　 以缩短热处理时间、操作简便、提高熔点以制备尼龙6伸直链结晶为研究目的，本着提高尼龙6α晶晶片厚度及增加厚晶片的含量的原则，我们对“分子进化法”的热处理程序做了系列研究。结果表明，采用“自成核+缓慢升温+跳跃式循环+低温区反复退火优化”热处理方式，可以在较短时间内大幅度提高尼龙6熔点，如在13h内将尼龙熔点从220℃提高到235.57℃。文献报道过采用简单的恒温退火方式将尼龙6在200～215℃退火1680h仅将尼龙6提高到了232℃。由此可见，可利用“分子进化法”在较短时间内制备晶片较厚的尼龙6结晶，提高尼龙6分子链的伸直程度，进而为制造高强高模尼龙6纤维提供一个很好的契机。　　 第二部分(第四章)：强酸性环境中喹诺酮类化合物的谱学性质研究　　 本研究以氧氟沙星为主要研究对象，以Flu、Uv-nis和NMR等为研究手段，对喹诺酮类化合物在不同酸度溶液中的荧光光谱，紫外光谱、核磁共振行为及结构变化等进行了系列研究。　　 实验结果表明：在盐酸溶液中，氧氟沙星发出绿色荧光，荧光最大发射波长在505nm。在高浓度硫酸溶液中，氧氟沙星(OFL)分子质子化程度较高，最大荧光发射波长为400nm。在低浓度硫酸溶液中，OFL分子质子化程度较低，最大荧光发射波长为505nm。在中等浓度的硫酸溶液中，OFL的荧光发射光谱则有400 nm和500 nm两个发射峰，且其强度随着硫酸浓度的变化而变化，这说明至少有两种质子化结构状态共存，其浓度随着硫酸浓度不同而彼消此长。随着硫酸浓度的降低，OFL的荧光激发光谱和紫外吸收光谱均发生了红移，也表明硫酸浓度直接影响OFL的质子化状态。我们可以利用这种OFL分子随溶液酸度的变化而表现出的荧光和紫外吸收蓝移的性质来发展新型紫外荧光探针，研究物质在高酸度体系中物理化学行为。　　 NMR实验从分子结构层次表征了OFL分子在不同浓度硫酸溶液中结构的变化，通过对OFL的1H-NMR、13C-NMR和19F-NMR中H、C和F化学位移及碳氟耦合常数变化的比较分析，我们提出了OFL分子在浓硫酸高酸度条件下的质子化结构模型：在浓硫酸溶液中，质子化的1’N与F共用一个H+，形成一个五元环，使得OFL分子中原共轭大平面扭曲，使整个分子共轭规模显著减小，π-π*跃迁能级差增大，导致OFL的荧光发射波长、荧光激发波长和紫外吸收波长均发生蓝移。　　 对氧氟沙星的母体化合物(氧氟酸)和甲基氧氟沙星的光谱学行为研究结果进一步证实了上述OFL分子质子化结构模型的合理性。对氧氟酸在强酸性环境中的光谱研究结果表明：无哌嗪环参与，氧氟酸分子在高酸度溶液中未被进一步质子化，光谱学行为无蓝移现象。与OFL分子类似，含有哌嗪环的甲基氧氟沙星的光谱学行为在高酸度环境中同样发生了蓝移现象。