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聚丁二炔(PDAs)具有交替的双键三键结构骨架结构的高分子,最大吸收在可见光范围。因为PDAs表现出独特的电子和光学特性,如有较大的三阶非线性光学性能和较强的结构上的各向异性;PDA在环境温度、溶剂、溶液的离子强度等等发生改变时,可以产生肉眼清晰可见的色彩变化。为了满足不同的应用上的需求,获得了各种形态的PDAs,如单晶、复合物、LB膜,在溶液中形成囊泡或者纳米管。但是由于PDAs成膜性较差,它的力学性能也有待改善。因为有机高分子材料因有可加工性和良好的力学性能,因此我们将二炔酸与高分子复合,发现它们的复合物具有明显的性能改进。
将功能小分子10,12-二炔廿五碳酸(DA)与聚4-乙烯吡啶(P4VP)在氯仿中混合,将溶剂挥发完后,可制得透明的含聚合物薄膜。使用傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD),差示扫描量热仪(DSC)和UV-vis光谱表征了DA与P4VP的络合物的形成以及膜的结构与性能。当DA与P4VP的吡啶基的摩尔比MR不大于1.0时,由于DA与P4VP上的吡啶基团之间的氢键相互作用,在溶液中形成接枝物,并且可以在氯仿中形成等化学计量的复合物。当MR不大于0.5时,由于DA与P4VP上的吡啶基团之间的氢键相互作用,基本上所有的DA都结合到聚合物上,可以通过铸膜法形成透明的膜。在这种膜中,DA与聚合物之间只能发生微观相分离,研究表明,DA分子在聚合物中以结晶的形式存在。一方面,结晶微区的存在使得P4VP的玻璃化转变发生较大改变。另一方面,以结晶形式存在的DA分子可以规整排列,从而可在紫外光的照射下,发生聚合,形成具有功能性的聚合物薄膜。当MR为1.0时,膜变成不透明的,并且可以看到游离的DA。
利用非共价连接胶束(NCCM)方法获得在水中分散的PDA粒子,粒子的形态在一定程度上可控。通过改变DA的浓度,可以得到不同形态的粒子。当DA的浓度为10.0mg/mL时,可以获得椭球形的粒子;DA浓度为2.5mg/mL时,获得的是不规则的形态,这些不规则粒子是由更小的粒子团聚形成的。并且用紫外光谱研究了PDA粒子的温致变色行为,发现粒子变色温度在60℃,温致变色后粒子不能恢复到初始状态,这是一个不可逆的物理过程,主要是由于热导致PDA的共轭度减小使溶液从蓝色变为红色。
全氟辛酸(PFOA)与聚苯乙烯-b-聚四乙烯吡啶(PS-b-P4VP)的络合能诱导嵌段共聚物在其共同溶剂氯仿中胶束化。胶束化不仅能形成棒状聚集体,还能得到椭球形胶束。当嵌段共聚物PS-b-P4VP浓度为1.0克/升时,使用光散射和扫描电镜研究了MR值(全氟辛酸与聚合物中吡啶环的摩尔比)在1/30到1/10之间的聚集行为及形态。发现即使当MR值小到1/30时仍然形成稳定的聚集体。通过扫描电镜观察发现:改变MR的值可以获得不同形态的聚集体。