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刺激响应性物质在受到环境条件改变的刺激以后会发物理或者化学的变化,某些物质在撤销这些刺激以后,其性能又会恢复原状。近年来,CO2作为一种新型天然无害的刺激物,得到了广泛的应用。原子转移自由基聚合(ATRP)是近年来发展的一种先进的聚合方法,相较于传统的自由基聚合,其操作简单,在合成分子量明确及分子量分布较窄的聚合物、控制聚合物端基官能团以及具有特定拓扑结构的大分子上面的优势,成为了当今聚合科学界的研究热点。基于此,本文中使用ATRP法合成具有CO2刺激响应性的嵌段聚合物,并研究其响应行为,自组装形态变化等。主要研究包括以下几个方面:(1)分别以PEG2000,PEG6000,PEG20000为原料与α-溴代异丁酰溴进行酯化反应得到大分子引发剂,以红外和核磁氢谱证明合成是成功的,以核磁氢谱积分面积计算三种大分子引发剂中聚氧乙烯醚重复单元数分别为50、165和500个。利用ATRP法合成了端基为疏水链段聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯(PDM)的“ABA”对称型三嵌段聚合物PDM200-PEG50-PDM200、PDM165-PEG165-PDM165、PDM57-PEG500-PDM57、PDM1oo-PGG5oo-PDM100、PDM133-PEG500-PDM133;改变亲/疏水链的位置,以乙二醇与α-溴代异丁酰溴进行酯化得到小分子引发剂,继而合成大分子引发剂Br-PDM100-Br,进而合成了疏水链聚合度相等而亲水链聚合度递增的3种亲/疏水嵌段位置为“BAB”结构的三嵌段聚合物PAM22-PDM100-PAM22,PAM70-PDM100-PAM70,PAM125-PDM100-PAM125;(2)直链型对称三嵌段聚合物具有相似的CO2刺激响应性,在其水溶液中通入CO2后,电导率上升、pH下降、粘度上升;且在以N2排出CO2后,溶液的性质可以恢复至初始状态。在通入CO2前后,聚合物的自组装结构均为囊泡-网状结构变化,其机理均为PDM链段中的叔胺被质子化和去质子化造成的。“ABA”结构中,由于PDM200-PEG50-PDM200中倾向于聚集的疏水链较长,形成“发夹”型分子结构,从而形成双层囊泡结构;而对于其余的亲/疏水链段比例相近或者疏水链较短的聚合物,较短PDM倾向于聚集,而较长的PEG链则在外层,形成“花瓣”状结构,从而自组装为单层囊泡。由于“BAB”中疏水链在聚合物分子的中间且长度已经固定,在水溶液中均形成单层囊泡。在囊泡结构中负载模拟药物RhB后测量药物释放率发现,囊泡具有较低的药物释放速率;而在通入CO2后的网状结构中,RhB的释放速率较快。(3)合成了四臂星型引发剂,以2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸(AMPS)和DM为单体,合成了 2种星型聚合物(PAMPS50)4、(PDM50)4和星型嵌段聚合物(PAMPS50-PDM50)4、(PDM50-PAMPS18)4。其中(PAMPS50)4 溶液在无机盐的加入下,粘度显著降低,表现为阴离子聚电解质效应,(PAMPS50)4无论在纯水或盐水中,均无CO2响应性;(PDM50)4在盐水中增稠,表现为疏水性聚合物的性质,在(PDM50)4的纯水溶液中通入CO2后,溶液粘度增加;而在高粘度的(PDM50)4的盐水溶液中通入CO2后,粘度下降,表现出了聚电解质效应。(4)向(PAMPS50-PDM50)4的水溶液中通入CO2后,PDM被质子化,与阴离子嵌段PAMPS因较强的库仑力而结合生成沉淀且不能通过以N2排 C02的方法来恢复;星型嵌段聚合物(PAMPS50-PDM50)4保留了(PAMPS50)4的阴离子聚电解质和(PDM50)4的疏水聚合物的特性,向具有高粘度的(PAMPS50-PDM50)4溶液中加入盐以后,随着盐浓度的增加,溶液粘度下降,表现为聚电解质效应;随着盐浓度进一步提高,溶液粘度上升,表现为疏水聚合物的性质。在其盐水溶液中通入CO2后,由于盐减弱了正负电荷的吸引,(PAMPS50-PDM50)4不产生沉淀,且具有一定的CO2可逆性。实验中计划合成(PDM50-PAMPS50)4但实际未能成功,仅合成了(PDM50-PAMPS18)4,通入CO2后,由于PDM比例较高,通入CO2后,溶液pH偏离等电点,聚合物上正净电荷较多,从而聚合物主要表现为PDM的性质,具有部分程度的CO2可逆性。