聚2-噁唑啉（POX）是一类支链带有酰胺基团,类似于多肽的聚合物,可通过2-噁唑啉单体的活性阳离子开环聚合反应得到,聚2-噁唑啉类高分子被认为是理想的多功能化聚合物支架,它所具有的生物相容性、温敏性和抗污性等特点,极大地吸引着科学家的兴趣,被广泛地应用于生物医学、生命科学以及智能材料的研究中。近些年,科学工作者对聚2-噁唑啉的探究越来越深入,主要体现在聚2-噁唑啉类聚合物的合成、药物分子载体、温敏行为以及抗污行为等,但是这些研究都局限于聚2-噁唑啉的嵌段共聚物、均聚物或偶联物,对该类聚合物高分子界面复合物的研究相对较少。而层层组装技术能够很好地实现高分子的界面复合,并且以氢键作为驱动力的界面复合体系,在基础理论与应用方面都需要进一步的探讨,因此本文主要介绍了聚2-噁唑啉类高分子基于氢键相互作用得到界面复合薄膜的研究,详细探讨了高分子链间氢键作用对薄膜复合过程的影响,为POX聚合物薄膜的应用研究提供实验基础,此外,结合POX高分子所具有的独特性质,研究了POX氢键薄膜在电解池以及水热环境中的解离行为,其中电化学解离为其在药物控释等领域提供理论基础,水热诱导去润湿行为扩展了POX氢键薄膜在表面微观图案化结构领域的应用。探究层层组装技术制备POX聚合物薄膜的过程,是研究POX氢键薄膜后续应用的基础。以聚2-乙基-2-噁唑啉（PEOX）为氢键受体,聚丙烯酸（PAA）为氢键给体,通过层层组装技术制备了聚2-乙基-2-噁唑啉/聚丙烯酸（PEOX/PAA）的高分子氢键薄膜,利用傅里叶红外变换光谱（FTIR）证明了薄膜复合过程中的驱动力是高分子链间氢键相互作用。采用紫外可见光谱（UV-vis）中的Fabry-Pérot指纹峰和特征吸收峰强度来检测薄膜厚度增长过程,结果表明,在组装过程中,薄膜的厚度增长由指数增长模式（前10层）转变为线性增长模式（10层之后）,聚合物高分子链在组装溶液与在复合薄膜中的扩散行为是影响厚度增长的根本原因。实验发现,组装温度和组装时间的增加都会促进薄膜的增长,是因为高分子链扩散行为的提高,使更多的高分子链参与氢键相互作用;清洗时间的延长并不会促进薄膜厚度的增长,但却有利于使得到的薄膜表面平坦均匀。升高pH不利于PEOX/PAA薄膜的层层组装,是因为氢键在高pH条件下会被破坏,氢键的给体会被离子化。实验中发现PEOX/PAA薄膜组装的临界pH是4.5,而解离PEOX/PAA薄膜的pH却要高于7.0。组装溶液的浓度梯度是高分子链扩散的驱动力,当保持PEOX和PAA溶液的浓度比不变,随着两种高分子溶液浓度的增加,最终得到的薄膜厚度逐渐变大,但是厚度增长趋势会随着溶液浓度的继续增加而变缓,直至最终保持不变,同时FTIR光谱图上的特征峰强度表明薄膜中PEOX和PAA的组分比保持不变。当保持PEOX和PAA溶液的浓度总和不变,两种溶液的浓度更接近时,所得到的薄膜的厚度更大,FTIR光谱表明薄膜中PEOX和PAA的组分比与组装液的浓度比有关,随着[EOX]/[AA]浓度比的增加,薄膜中PEOX的组分比也在增加,因此,可以通过改变两种高分子组装液的浓度比来控制薄膜中的组分比。此外,分子量和分子量的比值都对薄膜的厚度增长有影响,当组装层数较低时（<10层）,此时薄膜表现出指数增长,聚合物的分子量起着更大的作用,高分子量的PEOX或PAA能够得到更厚的薄膜;当组装层数较高时（>10层）,此时薄膜表现出线性增长,两种聚合物的分子量比值起着更大的作用,PEOX和PAA分子链尺寸差异更大的组合,能够得到更厚的薄膜。因此,研究PEOX/PAA氢键复合薄膜的层层组装过程,不仅有利于理解薄膜的内部结构以及分子间相互作用,而且通过控制层层组装过程中的参数,能够得到符合实验要求的PEOX/PAA氢键复合薄膜,为后续实验及研究提供基础。POX所具有的生物相容性等优点有利于其在药物控释方面的应用,因此,研究POX氢键复合薄膜的可控解离有重要意义。利用电解解离的方法研究了层层组装氢键复合薄膜（PEOX/PAA）在电解池中的解离行为,即将制备在导电氧化铟锡（ITO）玻璃上的薄膜放置于装有电解液的电解池正极,反电极为石墨电极,施加电压后进行解离,采用紫外可见光谱和光学显微镜检测到电解前后薄膜的厚度变化和形貌变化,发现经过电解池解离后能得到均匀平坦而非粗糙的薄膜,且薄膜厚度有降低,这说明在电解池正极,氢键薄膜能够电解解离。通过对傅里叶变换红外衰减全反射光谱（FTIR-ATR）和循环伏安法（CV）实验结果的分析,发现引起氢键薄膜出现解离行为的是电解池正极附近水解形成的pH梯度区间。在电解过程中,正极附近水解产生的氢离子（H⁺）与向正极移动的氢氧根离子（OH^-）形成pH梯度区间,在该区间内,靠近电极呈酸性,远离电极呈碱性,碱性环境引起薄膜解离。此外,对比氢键薄膜在电解池正极和负极的解离行为,进一步证明,在正极和负极附近形成的不同pH梯度区间是薄膜解离后出现形貌和厚度差异的根本原因。这是因为正极附近形成的pH梯度区间使薄膜从表面开始解离,而负极附近形成的相反的pH梯度区间使薄膜从靠近基底处开始解离。此外,电解液的pH、电解电压以及电解液类型都影响着氢键薄膜在电解池正极的解离行为。其中,低pH的电解液更有利于薄膜电解解离,虽然对于氢键薄膜来说,高pH更易于引起薄膜中氢键的断裂,但是在电解池中,pH梯度区间才是薄膜发生解离行为的根本所在。电解池中电解电压的增大有利于薄膜的电解解离是因为电压导致回路电流的增加,从而促进电极附近的氧化还原反应的加快,形成pH梯度区间致使薄膜解离。此外,还研究了三种不同电解液对氢键薄膜解离行为的影响,实验发现,外加的Cl^-、SO₄^2-和PO₄^3-等离子并没有影响薄膜的解离过程,是因为薄膜电解与水解反应后产生的pH梯度区间有关,而这些外加离子没有抑制电解池中的水解反应。因此,PEOX/PAA氢键复合薄膜的电解解离行为可通过改变电解时间、溶液pH、电解电压、正负极来控制,为氢键复合薄膜在电刺激控释领域提供理论基础。聚合物薄膜的去润湿微观结构研究是“自下而上”图案化技术的重要研究方向,同时,POX高分子的引入为POX氢键薄膜在去润湿领域提供更多的可能性。利用水热处理的方法研究了氢键层层组装薄膜PEOX/PAA在固-液界面的去润湿行为,去润湿所产生的典型表面形貌如微孔、不规则蜂窝结构和液滴均可用光学显微镜和原子力显微镜（AFM）观察表征,同时,利用紫外可见光谱上Fabry-Pérot指纹峰和特征吸收强度进一步印证薄膜表面发生了去润湿行为。拉曼光谱（Raman）表明在去润湿前后,薄膜中的PEOX和PAA分子的羰基伸缩振动峰的位置始终没有发生变化,这说明薄膜中的氢键作用仍然存在,且薄膜中两种高分子聚合物没有被单独分离出来。此外,去润湿形成的孔洞的拉曼光谱与空白基底的基本一样,这表明孔洞中并没有残留PEOX或者PAA聚合物。借助红外成像技术来表征薄膜发生去润湿后所形成的液滴,进一步证明了在氢键薄膜水热去润湿过程中,PEOX和PAA分子之间的氢键作用一直存在,并且PEOX和PAA的组分比亦没有发生变化。根据去润湿后薄膜表面微孔尺寸大小以及排布情况得出结论,在水热条件下诱导氢键薄膜发生去润湿行为的机理符合热成核机理,水热状态下的水分子具有更好的渗透性,能够促进薄膜中处于松弛状态的大分子链段运动加剧,从而使薄膜表面逐渐出现孔洞,继而发生去润湿。氢键薄膜的水热去润湿行为受薄膜厚度的影响,当厚度从50 nm升高到2400 nm时,薄膜去润湿的速度明显减慢,这是因为当薄膜厚度越大时,其粘度就越大,水分子难以扩散进入薄膜,引起的链段运动不明显,受限的链段运动是去润湿速度变慢的根本原因。并且观察薄膜厚度为50 nm时的去润湿行为发现,其去润湿机理类似于spinodal去润湿,这说明随着薄膜厚度从50 nm增长到2400 nm过程中,去润湿机理由spinodal去润湿转变为热成核去润湿。升高水热时的温度,薄膜中分子链段运动加快,有利于去润湿的发生。改变水热溶液的pH,会影响薄膜中高分子链间的氢键相互作用,高pH值的水热溶液能够减弱薄膜中的氢键作用,降低薄膜的粘度,更有利于薄膜发生去润湿行为,而且,pH=5.0的水热溶液得到的去润湿液滴尺寸比pH=3.0的更小,排列更紧密,因此可以通过控制水热溶液的pH来得到不同尺寸及分布的去润湿液滴图案。