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本论文主要围绕基于离子液体和聚异丙基丙烯酰胺体系的相变行为,借助傅立叶变换红外光谱(FTIR)、二维相关红外光谱(2DIR)和外扰相关移动窗口技术(PCMW),考察相变过程中的微观动力学机理,重点关注离子液体在整个微观动力学过程中的变化及其对体系相行为的影响,包括了自身离子环境的变化、不同浓度下和聚合物之间相互作用的方式以及聚离子液体片段造成嵌段共聚物溶液性能的改变等。这些基础理论性研究可以帮助我们更好地认识离子液体对于聚合物体系相行为的影响,为离子液体/聚合物相关体系的应用奠定基础和提供有力支持。论文正文分为五个部分：第一章为全文的绪论,介绍了离子液体和聚异丙基丙烯酰胺的结构和性质特点,详细介绍了离子液体/聚异丙基丙烯酰胺相关体系的研究进展以及二维相关红外光谱及外扰相关移动窗口技术的背景知识和技术要点,为下文各体系的研究做出铺垫。第二章讨论了聚异丙基丙烯酰胺在疏水性离子液体1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺([C2MIM][NTf2])中的凝胶化机理。通过v(N-H)和ν(C=O)区域的谱图变化,发现离子液体和PNIPAM之间形成了新的相互作用力,同时凝胶过程中两者之间的相互作用形式会发生转变。对于离子液体咪唑环上的v(C-H)区域,虽然在一维谱图上没有明显的变化,但是这个区间对于研究凝胶过程中的离子环境具有很重要的意义,二维分析的结果说明离子环境的变化主要为孤立组分(自由离子或离子对)和相关联组分(大的离子团簇体)之间相对含量的变化。在较高温度下,离子环境中主要为孤立组分,其中一部分和聚合物的C=O和N-H基团发生相互作用,使得聚合物链在离子液体中得到很好的伸展,但是随着温度的降低,孤立组分之间开始发生相互作用,并聚集成为相关联的组分,从而导致体系相变的发生,也就是说,离子环境的变化是整个溶胶-凝胶过程发生的驱动力。整个凝胶过程可以理解为由于离子环境改变而引发的一个脱溶剂化过程。在降温过程中,伴随着离子液体环境的变化,PNIAPM侧链经历了先和离子液体解除相互作用,然后和N-H基团形成氢键的过程,其中C=O基团先解除和C4,5-H之间的弱氢键,然后再解除和C2-H之间的强氢键。PNIPAM的侧链先于主链发生扰动,致使高分子链沿着侧链到主链的方向发生收缩,形成网络状结构,而离子液体的相关联组分也被固定在网络状结构中,最终导致不透明凝胶的形成。第三章从微观动力学的角度研究了不同浓度的离子液体([Bmim][BF4])对于PNIPAM水溶液相转变行为的影响以及相互作用机理模型。从较低浓度和较高浓度两方面探讨了离子液体在调控PNIPAM水溶液相分离行为中所扮演的角色,以及是如何在动力学上影响整个PNIPAM水溶液相变体系的这一问题。离子液体可以有效地调控PNIPAM水溶液的相行为：在离子液体含量较低时,PNIPAM水溶液的相转变温度随着离子液体的增加而降低,主要是由于水合大分子结构的失稳；在离子液体含量较高时,我们惊奇地发现相变行为消失,这主要是由于体系中存在分子间和分子内氢键作用,促使稳定氢键网络结构的形成,例如在室温下即存在分子间的C=O…D-N氢键,这是由于离子液体的加入导致的,与热响应无关。另外,通过考察含0.4mol/L离子液体的样品在升温过程中的相行为,发现在相变过程中,首先离子液体通过优先和水分子作用来破坏C-H基团的水合作用,之后随着相变的发生,IL-D2O团簇体通过PNIPAM的C=O基团相互作用参与了胶束小球体的形成。因此,离子液体在调控PNIPAM水溶液相转变行为的过程中,主要扮演了“破坏者”和“构建者”两个不同的角色第四章研究了聚(1-丁基-3-乙烯基咪唑溴盐)(poly(BVImBr))片段的引入对于poly(NIPAM-b-BVImBr)嵌段共聚物水溶液性能的影响。建立含PNIPAM和PIL段的嵌段共聚物为双重响应性聚合物模型,其中PIL段为离子性片段,而PNIPAM段为热响应性片段,结合二维相关分析技术,对体系内部分子基团和结构转变进行了细致分析,研究了温度外扰下体系发生相变行为的微观动力学机理,重点分析了疏水性离子液体片段poly(BVImBr)的引入对于poly(NIPAM-b-BVImBr)水溶液的溶液性能的影响：核-壳结构的胶束形成,LCST升高以及迟滞现象严重。引入Poly(BVImBr)段后,poly(NIPAM-b-BVImBr)在溶液中可以通过自组装形成胶束,以相对疏水的poly(BVImBr)段为核,亲水的PNIPAM段为壳。相比PNIPAM水溶液,由于在升温过程中多了一步和PIL段相关的解水合过程,使其水溶液具有更高的相转变温度。通过对羰基区域中两种不同类型氢键的相对含量计算,我们发现温度低于LCST时,由于PNIPAM段位于胶束壳层结构中,使得C=O基团和N-D基团具有较易接近的空间,导致聚合物水溶液中在初始常温状态下即存在胶束内的C=O…D-N氢键；而在温度高于LCST时,由于胶束的大量聚集,可以形成胶束间的C=O…D-N氢键。另外,Poly(NIPAM)50-b-poly(BVImBr)17水溶液在回复过程中出现的严重迟滞现象和其升降温过程体现的微观动力学差异有关。高温下位于胶束壳层的PNIPAM段发生链缠结,位于胶束核层的PIL侧链脱水,使得溶液中胶束结构更为规则和致密,而在降温过程中,之前形成的大量致密C=O…D-N氢键(包括胶束内和胶束间C=O…D-N氢键)很难解离,使得C=O…D-O-D氢键的重新生成和C-H基团的重新水合过程也很难发生,最终导致出现严重的迟滞行为。最后一章为全文的总结。在本论文包含的各项研究中,均以红外光谱为主要手段,结合二维相关分析技术,探讨了基于离子液体和聚异丙基丙烯酰胺相关体系相变行为的微观动力学机理,重点关注离子液体在整个微观动力学过程中的变化和其对体系相行为的影响,为离子液体／聚合物相关体系的应用奠定理论基础,为相关课题的深入展开提供支持。