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近年来,聚合物纳米球因为其特定的结构和潜在的用途而被广泛关注。多臂星形聚合物和胶束都可以在溶液中形成聚合物纳米球。本论文使用RAFT聚合技术,利用“先臂后核”的方法,通过在均相溶剂或者选择性溶剂中聚合二乙烯类单体,分别一步合成星形聚合物或者核交联的稳定胶束。
1.使用“先臂后核”的方法,通过RAFT聚合得到组成为PSt/DVB以及PSt-b-PNIPAAM/DVB的星形聚合物。线性的PSt-SC(S)Ph链转移剂是通过苯乙烯的RAFT聚合得到的,并可继续与异丙基丙烯酰胺聚合得到两嵌段的大分子链转移剂。通过PSt-SC(S)Ph和PSt-b-PNIPAAM-SC(S)Ph与DVB的交联反应,就可以分别得到星形聚合物C(PSt)n以及C(PSt-b-PNIPAAM)n。并通过1HNMR、IRspectra、GPC和DLS来研究了DVB/PSt-SC(S)Ph的摩尔比和聚合反应时间对星形聚合物的产率、分子量和分子量分布的影响。
2.设计了一种高效制备稳定平头胶束的方法。以PS为壳,PVP为核的平头胶束是通过在选择性溶剂环己烷中使用“先臂后核”方法制备的。在这个过程中,嵌段聚合、微相分离和交联反应一步进行,生成稳定、窄分布并其核带有特定官能团的胶束。通过对比在良溶剂和选择性溶剂中的嵌段聚合动力学,研究了微相分离的过程,并通过加入少量的DVB来稳定生成的胶束。同时还讨论了投料比以及链转移剂分子量对生成胶束大小和组成的影响。
3.利用合成的PS/P4VP平头胶束作为稳定剂,成功制备了窄分布Pd粒子的催化剂。由于胶束的稳定性,催化剂可以通过反复沉淀溶解实现重复使用。XRD和TEM的结果显示出在多次催化加氢之后Pd粒子没有发生聚集,并保持较高的催化活性。
4.研究了在选择性溶剂中以末端带二硫代苄基PS为链转移剂进行丙烯酸和二丙烯酸乙二醇酯的聚合行为。成功合成了以PS为壳,交联聚丙烯酸为核的稳定胶束。为了研究溶剂对聚合行为的影响,RAFT聚合过程分别在苯、环己烷以及环己烷和THF的混合溶剂中进行。单体与PSt-SC(S)Ph的摩尔比以及大分子链转移剂的链长都会影响RAFT聚合反应。可以通过改变溶剂、投料比和大分子链转移剂的分子量来改变胶束的大小和组成。
5.设计和制备具有高导电性的高分子复合材料一直是人们关注的焦点。在这里,我们成功制备了具有低电阻率的P(St-co-AN)/膨胀石墨复合材料。它上表面和上下层之间的电阻率分别是8.5×10-3Ω·cm和1.2×10-2Ωcm。膨胀石墨是通过天然石墨的氧化,再在600℃下加热膨胀。所得膨胀石墨具有特殊的豆荚状结构,每个豆荚内含有多孔结构,可吸入苯乙烯和丙烯腈单体并在原位聚合。这样的复合材料由于石墨片层的导电结构未遭破坏而且相互连续,就具有比较高的导电性。