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聚合物微球粒子的自组装制备 - 副本 (2)

第48卷 第3期吉林大学学报(理学版)V o.l48 N o.3 2010年5月Journal o f Jili n Un i v ers it y(Sc ience Edition)M ay 2010研究简报

聚合物微球粒子的自组装制备

卢 钢1,张宇帅2,孙 军3

(1.北华大学分析测试中心,吉林吉林132013;2.中钢集团吉林铁合金股份有限公司,吉林吉林132002;

3.吉林市产品质量检验院,吉林吉林132013)

摘要:采用溶剂置换自组装方法使用聚苯乙烯和聚苯乙烯 嵌段 异戊二烯制备了两种表面结构不同的聚合物微球粒子.SE M和TE M结果表明,采用聚苯乙烯为原料得到了表面光滑的微球,采用嵌段共聚物得到了表面具有波纹结构的微球,表明这种自组装过程是一种高度有秩序的单层分子排列过程.

关键词:溶剂置换自组装;聚合物微球;波纹结构

中图分类号:O647 文献标志码:A 文章编号:1671 5489(2010)03 0508 03

Fabrication of Poly m erM icro balls by Self Organization

LU Gang1,Z HANG Yu shuai2,SUN Jun3

(1.C enter of A nal y sis and M easure m ent,Beihua Universit y,J ilin132013,J ili n P rovince,China;

2.Sinosteel J ilin Ferroalloy s Co L t d,J ilin132002,J ilin Province,China;

3.J ilin C it y Product Qualit y Ins titute,J ilin132013,J ili n P rovince,China)

Abstrac:t Po ly m er m icro balls were prepared by so lven t chang i n g se lf organ izati o n.PS and PS b PI w ere prepared i n to t w o kinds ofm icro balls w ith different surface structures.SE M and TE M i m ages revea l that PS and PS b PI for m ed s m ooth surface and ri p p le surface of m icr o ba lls,respecti v e l y.The result sho w s the self or gan ization is a sing le layer array process o fm o l e cu les w ith h i g hly regu lar str ucture.

Key wor ds:so lven t evapora ti o n self organize;po ly m er m icroballs;ri p ple struct u re

聚合物微球粒子应用于光子学、电子学和生物技术等许多领域.近年来,人们开始研究以各种尺寸的微球为模板制备光子学薄膜[1 3],开发出了用高分散硅球或高分子小球的整齐阵列作模板制备光子学晶体[4 5].刘兆斌等[5]以紧密排列的聚苯乙烯球为模板,通过在外面包覆透明的聚二甲基硅氧烷(PDM S)制备了光子学薄膜;董健等[6]利用静电排斥作用使二氧化硅球紧密排列,然后在外面包覆聚丙烯酰胺凝胶制备了光子学薄膜.因此,开发简单、廉价的制备微球方法[7 9]将促进光子技术的发展.

本文介绍一种可制备聚合物微球的简单方法溶剂置换自组装法[10],利用聚苯乙烯在四氢呋喃和水中溶解度的不同,通过四氢呋喃的缓慢挥发使聚苯乙烯析出并分散于水中成为高分子小球.

1 实 验

1.1 试剂和仪器 聚苯乙烯(PS)和聚苯乙烯 聚异戊二烯嵌段二聚物(PS b PI)(美国Poly m er Source 公司),分析纯;Os O4(日本WAKO公司),分析纯;四氢呋喃(北京化学试剂二厂),分析纯;实验用水为高纯水.

采用SE M(S 3500N型,日本日立公司)进行表面形貌表征;采用TE M(JE M 2100F型,日本JEOL Ltd公司)进行粒子内部结构表征.

1.2 PS微球和PS b PI波纹表面微球的制备 将聚合物PS溶解于四氢呋喃中制得0.2m g/mL的溶

收稿日期:2009 06 04.

作者简介:卢 钢(1961 ),男,满族,教授,从事材料物理化学的研究,E m ai:l jilinlugang@sohu.co m.

基金项目:吉林省科技发展计划项目基金(批准号:20070507).

液,取1mL 该溶液在搅拌条件下加入2mL 高纯水,水的滴加速度为1mL /m i n .停止搅拌,四氢呋喃开始挥发,10h 后溶液出现浑浊,2d 后四氢呋喃挥发完毕,制得PS 的水溶胶.用同样方法制得PS b PI 的水溶胶.

为了观察粒子内部的情况,用Os O 4对嵌段共聚物进行标记.将质量分数为0.1%的OsO 4水溶液加入嵌段共聚物的水溶胶中,2h 后离心(12000r/m i n ,15m i n ,5 ),用高纯水洗掉未反应的OsO 4.2 结果与讨论

图1为聚苯乙烯微球的扫描电子显微镜(SE M )照片,其中粒子尺寸用溶液的质量浓度控制,较高的质量浓度对应较大尺寸的粒子.聚苯乙烯在紧密堆积时具有近似的六边形结构,表明这种分子自组装过程并非杂乱无章,聚合物分子通过层层自组装排列起来,到达粒子表面的分子并排排列形成了平面,因此粒子表面并不是光滑的球面,整体上由多个平面组成

.

图1 聚苯乙烯微球的扫描电子显微镜照片

F i g .1 SE M i m ages of polystyrene m icro balls

图2为聚苯乙烯微球的尺寸分布情况.由图2可见,随着 (PS)的升高,微球的半径逐渐增大.实验表明,通过该方法制备的粒子尺寸为0.1~50 m.而 (PS)越高,粒子的分散度越大

.

图2 聚苯乙烯微球的尺寸分布

F i g .2 S i ze d istribution s of polystyrene m icro balls

为了证实自组装过程是一个分子间层层排列的过程,选择PS b PI 嵌段共聚物作为自组装主体,并用OsO 4标记.O s O 4能与聚异戊二烯的双键发生加成反应,因此加大了粒子的质量,在粒子尺寸较大时易发生聚沉.O s O 4的作用是阻止电子穿过,在进行透射电子显微镜表征时能区分聚苯乙烯单体和聚异戊二烯单体.将标记了O s O 4的PS b PI 嵌段共聚物胶体分散在铜网上晾干,进行TE M 检测.

四氢呋喃能与水互溶,向溶液中加水不会引起系统发生相转移.当四氢呋喃逐渐挥发,溶剂减少后,高分子开始析出.而分散体系中大量的水阻碍了高分子发生大规模的团聚,这些高分子只能小范围析出.单纯的聚苯乙烯容易自组装成为球形纳米粒子,因此这些高分子便成为球形结构.图3为标记了OsO 4的PS b PI 嵌段共聚物TE M 表征.由图3可见,这种嵌段共聚物在自组装成为微球的过程中形成了表面波纹结构.图3中波纹的黑色部分由聚异戊二烯组成,白色部分由聚苯乙烯组成,黑白相间的波纹由两种聚合物整齐排列而成.聚异戊二烯由于标记了O s O 4,使其不能让电子通过,进行TE M 表征过程中呈现黑色;而聚苯乙烯则无法阻止电子通过,呈现白色.每层分子排列到表面后,嵌段聚合物的同一单体聚合物具有相同的朝向,当下一组分子继续在表面!生长?时,同一种聚合物单体在范德华力作用下!头对头?的排列在其表面,形成了层层组装的结构,如图4所示.溶液的质量浓度对微

509 第3期 卢 钢,等:聚合物微球粒子的自组装制备

(A ) (PS )=0.05g/L ;(B) (PS)=0.2g /L ;(C ) (PS )=0.5g/L ;(D ) (PS )=0.9g/L.

图3 PS b P I 嵌段共聚物的TE M 照片

Fig .3 TEM i mages of b l ock cop ol y m er

球粒子尺寸的影响显著,质量浓度低时粒子的尺寸较小,粒子表面波纹的层数相应较少;随着质量浓图4 微球表面波纹结构的组成F i g .4 M orphology of ripp l e struc ture on a m icroba ll 度的增大,粒子的层数增多,但层与层间的距离并

未增大,粒子体积增大的部分全部由增多的层数所

,表明这种自组装过程是一种高度有序的单层分

子排列过程.

综上所述,本文采用溶剂置换自组装方法制备

了聚合物微球粒子.通过对聚苯乙烯和聚苯乙烯

异戊二烯嵌段聚合物的研究表明,微球的尺寸随溶

液质量浓度的增大而增大,同时表明这种自组装过

程是一种高度有序的单层分子排列过程.

参考文献

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510 吉林大学学报(理学版) 第48卷

《聚合物合成实用工艺学》习题集

“聚合物合成原理及工艺学” 习题集 大学高分子科学与工程学院

第一章绪论 1.试述高分子合成工艺学的主要任务。 2.简述高分子材料的主要类型,主要品种以及发展方向。 3.用方块图表示高分子合成材料的生产过程,说明每一步骤的主要特点及意义。 4.如何评价生产工艺合理及先进性。 5.开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些?

第二章生产单体的原料路线 1.简述高分子合成材料的基本原料(即三烯、三苯、乙炔)的来源。 2.简述石油裂解制烯烃的工艺过程。 3.如何由石油原料制得芳烃?并写出其中的主要化学反应及工艺过程。 4.画出C4馏分中制取丁二烯的流程简图,并说明采用萃取精馏的目的。 5.简述从三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)、三苯(苯、甲苯、二甲苯),乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线(可用方程式或图表表示,并注明基本工艺条件)。 6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体? 7.简述苯乙烯的生产方法。 8.试述合成高分子材料所用单体的主要性能,在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题? 9.论述乙烯产量与高分子合成工艺的关系。

第三章游离基本体聚合生产工艺 1.自由基聚合过程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关?工艺过程中如何调节? 2.自由基聚合所用引发剂有哪些类型,它们各有什么特点? 3.引发剂的分解速率与哪些因素有关?引发剂的半衰期的含义是什么?生产中有何作用? 4.引发剂的选择主要根据哪些因素考虑?为什么? 5.举例说明在自由基聚合过程中,调节剂,阻聚剂,缓聚剂的作用。 6.为什么溶剂分子的Cs值比调节剂分子的Cs小的多,而对聚合物分子量的影响往往比调节剂大的多? 7.以乙烯的本体聚合为例,说明本体聚合的特点。 8.根据合成高压聚乙烯的工艺条件和工艺过程特点,组织高压聚乙烯的生产工艺流程,并划出流程示意图。 9. 高压聚乙烯分子结构特点是怎样形成的,对聚合物的加工及性能有何影响。 10. 乙烯高压聚合的影响因素有哪些? 11. 对比管式反应器及釜式反应器生产高压聚乙烯的生产工艺。 12.聚乙烯的主要用途有哪些、可以采用哪些方法改进它的性能,开发新用途。 13.比较高压聚乙烯及聚苯乙烯的生产工艺流程,改进聚苯乙烯的性能,可采用哪些方法? 14.试述聚苯乙烯和有机玻璃的优缺点及改性方向。 15.比较聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯,聚甲基丙烯酸甲酯本体聚合工艺的异同。

纳米材料的自组装综述

纳米材料的自组装综述 专业:高分子材料与工程 摘要: 自组装技术是制备纳米结构的几种为数不多的方法之一。本文对最近几年自组装技术在纳米科技领域中的一些重大突破和成果进行较为系统地综述,主要包括以下几个方面:自组装单层膜、纳米尺度的表面改性、超分子材料、分子电子学与光子晶体。 关键词: 自组装; 纳米技术; 材料;超分子材料 1 引言 纳米科学与技术是一门在0. 1~100 nm 尺度空间研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。它以现代先进科学技术为基础,是现代科学(混沌物理、量子物理、介观物理、分子生物学) 和现代技术(计算机技术、微电子技术、扫描隧道显微技术、核分析技术) 相结合的产物。它的最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子,制造具有特定功能的产品。纳米技术作为21 世纪新的推动力,将对经济发展、国家安全、人民生活、以至于人们的思维产生深远的影响[1 ] 。 自组装是在无人为干涉条件下,组元自发地组织成一定形状与结构的过程[2 ] 。自组装纳米结构的形成过程、表征及性质测试,吸引了众多化学家、物理学家与材料科学家的兴趣,已经成为目前一个非常活跃并正飞速发展的研究领域[3 ] 。它一般是利用非共价作用将组元(如分子、纳米晶体等) 组织起来,这些非共价作用包括氢键、范德华力、静电力等[1 ,4 ] 。通过选择合适的化学反应条件,有序的纳米

结构材料能够通过简单地自组装过程而形成,也就是说,这种结构能够在没有外界干涉的状态下,通过它们自身的组装而产生。因此,自组装是制备纳米结构的几种为数不多的方法之一[2 ] ,它已成为纳米科技一个重要的核心理论和技术。纳米材料因其尺寸上的微观性,从而表现出特殊的光、电、磁及界面特性。这些特性使得纳米材料广泛应用于各种领域:涂料 [5 ]、催化剂[6-7] 、电化学[8] 、光化学[ 9]及材料科学[10-12 ](如光电子器件)。 2 自组装单层膜 分子与生物分子膜正在被广泛应用到许多研究领域。自组装单层膜就是其中的一个研究重点。它是分子通过化学键相互作用,自发吸附在固/ 液或固/ 气界面,形成热力学稳定和能量最低的有序膜。在适当的条件下,自组装单层膜可以通过不同类型的分子和衬底来制备,常用的衬底有Au (111) 、Pt(111) 、Ag 、Al 、Si 、云母、玻璃等。 目前,研究最多的自组装单层膜可以分为三种类型[13 ] :由脂肪酸自组装的单层膜; 由有机硅及其衍生物自组装的单层膜;烷烃硫醇在金表面自组装的单层膜。它们的原理很简单,一个烷烃长链分子 (带有10~20 个亚甲基单元) ,其头部基团吸附到所用的衬底上,如硫醇(S —H) 头部基团和Au (111) 衬底已被证明可以进行完美的结合,它代表了一种控制表面性质的模式。硫醇分子在溶液中很容易吸附到金衬底上,形成一密集的单层,尾部基团从表面伸向外部,通过应用带有不同尾基的硫醇分子,化学样品的表面功能可以在很大范围内进行调节。自组装单层膜有着广泛的应用,如电子传输的研究、生物

一种纳米金颗粒的制备方法

说明书摘要 本发明公开了一种纳米金颗粒的制备方法,其步骤如下:(1)在去离子水中加入氯金酸溶液、CTAC、硼氢化钠溶液,得到老化的种子溶液;(2)在去离子水中加入氯金酸溶液、CTAC、溴化钠溶液、抗坏血酸溶液,得到生长溶液1;(3)在去离子水中加入氯金酸溶液、CTAC、溴化钠溶液、抗坏血酸溶液,得到生长溶液2;(4)取(1)中的老化好的种子溶液加入到(2)中的生长溶液1,反应完全后得一次生长的Au纳米颗粒分散溶液;(5)取(4)中的溶液加入到(3)中的生长溶液2,反应完全后得二次生长的Au纳米颗粒分散溶液,即为最终的Au纳米颗粒。本发明以水为基液,具有经济性好、操作简单、分散性好的优点,所获得的产品粒径大小比较均匀,且可控,从10 nm到100 nm均可获得。

权利要求书 1、一种纳米金颗粒的制备方法,其特征在于所述方法步骤如下: (1)在5~20 ml去离子水中加入0.001 ~ 0.2 ml氯金酸溶液,然后加入0.01 ~1 g CTAC,与氯金酸溶液混合后均匀后,再加入0.01 ~ 1 mL硼氢化钠溶液,摇晃10 ~ 20 s将溶液混合均匀,静置30 ~ 60 min 后得到老化的种子溶液; (2)在5~20 ml去离子水中加入0.001 ~ 1 ml氯金酸溶液,然后加入0.01 ~1 g CTAC,再加入0 .001~ 0.01 mL溴化钠溶液,超声震荡0.5 ~ 5 min将溶液混合均匀,接着加入0.01 ~ 1 mL抗坏血酸溶液,摇晃30 ~ 60 s使溶液混合均匀后得到无色透明的生长溶液1; (3)在5~20 ml去离子水中加入0.001 ~ 1 ml氯金酸溶液,然后加入0.01 ~1 g CTAC,再加入0.001 ~ 0.01 mL溴化钠溶液,超声震荡0.5 ~ 5 min将溶液混合均匀,接着加入0.001 ~ 1 mL抗坏血酸溶液,摇晃30 ~ 60 s使溶液混合均匀后得到无色透明的生长溶液2; (4)取(1)中的老化好的种子溶液1 ~ 100 μL加入到(2)中配置好的生长溶液1,摇晃10 ~ 20 s使溶液混合均匀后,在30 ℃条件下放置5 ~ 30 min使其反应完全,得一次生长的Au纳米颗粒分散溶液; (5)取(4)中的溶液1 ~ 100 μL加入到(3)中配置好的生长溶液2,摇晃10 ~ 20 s使溶液混合均匀后,在30 ℃条件下放置10 ~60 min使其反应完全,得二次生长的Au纳米颗粒分散溶液,即为最终的Au纳米颗粒。 2、根据权利要求1所述的纳米金颗粒的制备方法,其特征在于所述Au纳米颗粒的粒径为10 nm到100 nm。 3、根据权利要求1所述的纳米金颗粒的制备方法,其特征在于所述氯金酸溶液的浓度为0.01 mol/L。 4、根据权利要求1所述的纳米金颗粒的制备方法,其特征在于所述氯金酸溶液的浓度为0.00025 mol/L。 5、根据权利要求1所述的纳米金颗粒的制备方法,其特征在于

分子自组装原理及应用

分子自组装原理及应用 【摘要】:分子自组装在生物工程技术上的建模、分子器件、表面工程以及纳米科技领域已经有很广泛的应用。在未来的几十年中,分子自组装作为一种技术手段将会在新技术领域产生巨大的影响。在这篇文章里,我们介绍了分子自组装技术的定义、基本原理、分类、影响因素、表征手段等,并阐述了分子自组装技术目前的研究进展,展望了分子自组装技术的应用前景。 【关键词】分子自组装;自组装膜 1前言 分子自组装是分子与分子在一定条件下,依赖非共价键分子间作用力自发连接成结构稳定的分子聚集体的过程。通过分子自组装我们可以得到具有新奇的光、电、催化等功能和特性的自组装材料,特别是现在正在得到广泛关注的自组装膜材料在非线性光学器件、化学生物传感器、信息存储材料以及生物大分子合成方面都有广泛的应用前景,受到研究者广泛的重视和研究。 2分子自组装的原理及特点 分子自组装的原理是利用分子与分子或分子中某一片段与另一片段之间的分子识别,相互通过非共价作用形成具有特定排列顺序的分子聚合体。分子自发地通过无数非共价键的弱相互作用力的协同作用是发生自组装的关键。这里的“弱相互作用力”指的是氢键、范德华力、静电力、疏水作用力、ππ堆积作用、阳离子π吸附作用等。非共价键的弱相互作用力维持自组装体系的结构稳定性和完整性。并不是所有分子都能够发生自组装过程,它的产生需要两个条件:自组装的动力以及导向作用。自组装的动力指分子间的弱相互作用力的协同作用,它为分子自组装提供能量。自组装的导向作用指的是分子在空间的互补性,也就是说要使分子自组装发生就必须在空间的尺寸和方向上达到分子重排要求。 自组装膜的制备及应用是目前自组装领域研究的主要方向。自组装膜按其成膜机理分为自组装单层膜(Self- assembled monolayers , SAMs和逐层自组装膜(Layer -by – layer self-assembled membrane)。如图1所示,自组装膜的成膜机理是通过固液界面间的化学吸附,在基体上形成化学键连接的、取向排列的、紧密的二维有序单分子层,是纳米级的超薄膜。活性分子的头基与基体之间的化学反应使活性分子占据

超分子聚合物_自组装的高分子

第24卷 第5期大学化学2009年10月  今日化学 超分子聚合物:自组装的高分子 阎云 (北京大学化学与分子工程学院 北京100871) 摘要 简单介绍基于氢键、主客体化学、以及金属配位作用形成超分子聚合物的研究进展,着 重概述了金属配位超分子聚合物的形成、特点及其与异电荷物质的静电自组装。 最近10年,超分子聚合物作为一种通过非共价键形成的自组装的高分子在高分子和小分子自组装领域备受瞩目。顾名思义,这类分子具有超分子和聚合物的双重特点。说它是超分子,是因为这类分子是由小分子单体通过氢键、主客体化学、配位键等非共价键连接而成的分子自组装结构;说它是高分子,是因为这样的自组装结构拥有数量众多的重复单元,就像由许多结构基元聚合而成的高分子一样。不同的是,传统的高分子一般是在引发剂存在下,在一定温度和压力下通过聚合反应形成的,其聚合物骨架是由共价键连接的单体形成的。而超分子聚合物多为具有双官能团的单体在合适的溶剂中通过分子自组装自发形成的,不需要任何引发剂。由非共价键首尾连接的小分子单体构成了聚合物骨架。超分子聚合物骨架中非共价键的存在,使得这类分子的聚合与解聚可以非常容易地发生,这赋予了这类物质独特的机械、电子以及光学性质。本文介绍氢键、主客体化学以及配位作用驱动的超分子聚合物的形成及特点,并着重介绍金属配位超分子聚合物,以及基于金属配位超分子聚合物的高级静电自组装。 1 氢键诱导的超分子聚合物———可自愈及修补的高分子 氢键诱导形成的超分子聚合物一般发生在两个能够形成多重氢键的分子体系。两个分子中至少有两对互为对方的质子给体和受体的官能团,每个官能团都能与对方分子的官能团形成多重氢键。超分子化学的开创者Lehn及其合作者[1]利用氢键形成的榫卯结构在具有双官能团的ADA2ADA型质子给体与DAD2DAD型质子受体的1:1混合体系中通过自组装形成6氢键连接的单体(A:Accep t or,质子受体;D:Doner,质子给体)(如图1A所示);这样的单体通过位于尾端的给2受体进一步进行自组装,最终形成高分子结构。其结构可用图1B表示。 可以想象,如果分子中含有多个ADA或DAD基团,就可以形成交联的网络状高分子。 此外,通过首尾交互形成的多重氢键也可以形成高分子状结构。Meijer等人[2]使用ADAD2DADA型单体四重氢键的协同与定向效应制备了聚合度很高的螺旋状超分子聚合物(图2)。当一个单体中含有3个这样的四重氢键结合单元时,形成的交联结构的超分子聚合物具有热塑性弹性体的性质,在90℃解体并熔化[3](图3),因此,这类超分子聚合物具有温度修补性。 更多的实例可参见综述文章[4]。值得关注的是,虽然这类具有温度修补性能的超分子聚

金纳米粒子的制备方法

金纳米粒子的制备方法 由于不同状态的纳米粒子的性质有较大的差异,故人们已经尝试很多方法用简单和多样的合成方法制备特定形貌和大小的金纳米粒子,如纳米线、纳米棒、纳米球纳米片和纳米立方。下面将介绍下目前合成金纳米粒子最常用的方法。 1梓檬酸盐还原法 目前在众多的合成金纳米粒子方法中,最方便的方法是还原Au的衍生物。很长的一段时间最流行的方法是在1951年Turkevitch提出的水溶液中用梓檬酸盐还原HAuCl4的方法,可得到20mn左右的金纳米粒子。金纳米粒子在水溶液中合成的方法主要分为三个步骤:第一,金的盐溶液在适当的溶液中分解;第二,在某种还原剂中还原金的盐溶液;最后,在稳定剂中合成稳定的金纳米粒子。目前,最流行的制备金纳米粒子的方法是在加热的条件下,在水溶液中用梓檬酸盐还原HAuCl4。对于这个方法,通过改变金的浓度和梓檬酸盐的浓度,可以制备出大量的平均粒度的金纳米粒子。 2 Brust-Schiffrin法:两相合成并通过硫醇稳定 人们于1994年提出了合成金纳米粒子的Brust-Schiffrin方法。由于热稳定合成方法简单易行,在不到十年的时间内,此方法在所有领域都有重要的影响。金纳米粒子在有机溶剂中能分散和再溶解,并且没有不可逆的团聚或分解。作为有机分子化合物,它们能很容易的控制和功能化。Faraday的两相合成体系给予合成技术一定的启发,由于Au和S的软性质,这种方法便利用硫醇配体强烈绑住金。四正辛基溴化按作为相转移试剂将AuCV转移到甲苯溶液中,并用NaBH4在正十二硫醇中还原AuCLT。在NaBH4还原过程中,橙色相在几秒内向

深棕色转变(图1): 图1 Au化合物在硫醇溶液中被还原,其Au纳米粒子表面被有机外壳所覆盖 其反应机理如下: 3其它含硫配体 其它含硫配体已经用于稳定金纳米粒子,如黄酸盐和二硫化物等。二硫化物不如硫醇的稳定,但是在催化方面有明显的效果。同样,硫醚不能很好的约束金纳米粒子,但是Rheinhout 团队利用聚硫醚就能很好的解决这个问题。另外,利用碘氧化以硫醇为包覆剂的金纳米粒子,使其分解为金的碘化物和二硫化物。Crook等人利用这一现象制备了以金纳米粒子为模版的环胡精的空心球。 4微乳液,反向胶束,表面活性剂,细胞膜和聚合电解质类 在有或是没有硫醇溶液的情况下,使用微乳液,共聚物胶束,反相胶束,表面活性剂,细胞膜和其它两亲物都是合成稳定的金纳米粒子重要探究领域。用表面活性剂合成的两相系统会引起微乳液或是胶束的形成,将金属离子从水相抽离到有机相,从而维持良好的微环境。表面活性剂的双重角色和硫醇与金纳米粒子的相互作用可以控制金纳米粒子或是纳米晶体的稳定和生长。聚合电解质也广泛用于金纳米粒子的合成。酸衍生的金纳米粒子的聚合电解质包覆剂己经通过带电的聚合电解质静电自组装 得到了。

(完整版)EPS(胞外聚合物)性质综合分析

EPS 性质分析报告 【概述】胞外聚合物( EPS) 是指附着在细菌表面或围绕在细菌周围,用于自我保护和相互粘附,并在饥饿环境下为细菌提供碳源和能量的有机物质,主要来源于细菌的分泌、细菌表面物质的脱落、细菌溶解以及 对周围环境物质的吸附。 PS(多糖)和PN (蛋白质)是EPS 的主要组成成分,两者占EPS 质量的70 %~80 %; 以多种纯净物为基质时, PS 是主要成分,而污水处理厂的活性污泥中PN 是主要组成物质,在EPS 中SEPS 和BEPS 的质量分数在0. 6 %~44. 0 %。 EPS可分为紧密粘附EPS ( Tightly bound EPS,TB)和松散附着EPS (Loosely bound EPS, LB ) 。TB位于内层,与细胞表面结合较紧,稳定地附着于细胞壁外,具有一定外形; LB位于TB外层,具有比较松散的结构,是可向周围环境扩展、无明显边缘的粘液层。

EPS 有着独特的空间结构和复杂的组成成分,其中BEPS (固着)和SEPS(溶解性)主要起到物质和能量交换、保护和维持作用以及改变混合液粘度等功能,而各种组成成分则能改变污泥的吸附絮凝性、正负电性以及亲疏水性等理化特性。 镧固定处理黄色粘球菌后用透射电镜观察发现, EPS围绕在细菌周围并呈高电子密度的纤维网格状结构。用电镜对非磷酸合成异养菌进行的观察证实生物膜中的EPS是各种微生物产生的空间结构多样化的基质,并且相互间有明显的分隔界限。顾笑梅等证实En terococcus du rans产胞外多糖EPS - I具五糖重复单元结构。 【对生物膜形成的影响】生物膜是由细胞生物量和EPS 组成的一种混合微生物群体, 其中EPS 是生物膜的主要成分,又是生物膜上微生物群体产生空间结构多样化的基质, 因EPS 而相互间存在明显的分隔界限。不同环境条件下形成的生物膜的化学组成不同,所以EPS 的化学组成也存在一些差异。溶解态有机物生物膜EPS 中PS 的含量要高于胶体态有机物生物膜, PN含量的变化与胶体态有机物的水解过程相一致。研究表明,EPS 的存在有利于细菌粘附聚集到载体表面形成生物膜,尤其是对细菌粘附到载体表面的初粘阶段;若EPS 含量较少,细菌粘附到载体表面就 会受到静电作用力的抑制,若EPS 含量较多则会加强细菌的粘附和促进细菌间粘附,可见EPS 是生物膜形成所必须的。 【防止EPS的措施】一些研究者发现,粉末活性炭( PAC) 可以减少

聚合物合成原理

自由基聚合原理、本体聚合 1、自由基聚合过程中的反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关? 答:.自由基聚合过程中反应速度的影响因素有:单体浓度,引发剂浓度,温度等,其中聚合反应速率与单体浓度依次方,引发剂浓度平方根成正比,后者作为自由基机理的判断依据,而温度的影响因不同种类引发剂表现出较大差异. 聚合物分子量的影响因素有:单体浓度、引发剂浓度、温度、链转移以及终止方式等。单体、引发剂浓度表现在:动力学链长与单体浓度成正比,与引发剂浓度的平方根反比,也就是增加引发剂浓度会降低分子量。温度表现在:当引发剂和热引发聚合时,温度升高,产物平均聚合度下降;当光引发、辐射引发聚合时,温度对聚合度,聚合速率影响很小。链转移对聚合度的影响:向引发剂转移,自由基向引发剂转移,导致诱导分解,引发剂效率降低,同时也使聚合度降低;链转移不影响动力学链长,但能使聚合度下降。不同终止方式也会造成分子量的差异,双基终止时Xn大,歧化终止时Xn小。 2、自由基聚合所有引发剂有哪些类型,他们各有什么特点? 答:自由基聚合引发剂类型、特点如下: a、偶氮类引发剂,带吸电子取代基的偶氮化合物,分为对称和不对称两大类。如:偶氮二 异丁腈(AIBN) 特点:分解反应几乎全部为一级反应,只形成一种自由基,无诱导分解;比较稳定,能单独安全保存;分解时有N2逸出,动力在于生成高稳定的N2。 b、有机过氧类引发剂,如:过氧化二苯甲酰(BPO) 特点:稳定性低,保存是粗产品,使用前要精制;使用温度一般在60-80℃;有氧化性,有诱导分解。 c、无机过氧类引发剂,无机过硫酸盐,如:过硫酸钾K2S2O8和(NH)2S2O8。 特点:这类引发剂能溶于水,多用于乳液聚合和水溶液聚合。 d、氧化—还原引发体系,分为水溶性氧化—还原引发体系和油溶性氧化—还原引发体系 特点:活化能较低,可在较低温度(0—50℃)下引发聚合,具有较快的聚合速率。多用于乳液聚合。 3、引发剂的分解速率与哪些因素有关?引发剂的半衰期的含义是什么?生产中有何作 用? 答:引发剂的分解属于一级反应,分解速率与引发剂浓度的一次方成正比。引发剂的半衰期是指引发剂分解至起始浓度一般时所需的时间。因此,引发剂的活性大小可以用分解速率常数kd或半衰期t1/2来表示.分解速率常数越大或半衰期越短,引发剂活性越高。引发剂分解速率常速与温度遵循Arrhenius公式。在不同温度下,测定某种引发剂分解速率常数,对㏑kd与1/T作图,得一条直线,由截距可求频率因子Ad,由斜率求出分解活化能Ed。 4、引发剂的选择主要根据哪些因素考虑? 答:a、首先根据聚合方法选择引发剂类型 本体、悬浮和溶液聚合选用偶氮类和过氧类油溶性有机引发剂 乳液聚合和水溶液聚合选用过硫酸盐—类水溶性引发剂或氧化—还原引发体系 b、根据聚合温度选择活化能或半衰期适当的引发剂,使自由基形成速率和聚合速率适中。 c、在实际聚合研究和工业生产中,一般应选择半衰期与聚合时间同数量级或相当的引发剂。 d、在选择用引发剂时,还需考虑引发剂对聚合物有无影响,有无毒性,使用储存时是否安全等问题。

3.7 金纳米粒子的合成方法

1 金纳米粒子的合成方法 1.1 物理法 物理法即采用高能消耗的方式将块体金细化成为纳米级小颗粒,主要包括块状固体粉碎法(又称为磨球法或机械研磨法)、气相法、电弧法、金属蒸汽溶剂化法、辐照分解和热分解等。辐照分解包括近红外辐照和紫外辐照。近红外辐照通过使硫醇包裹的纳米粒子的粒径变大,从而可以获得粒径较大的金纳米粒子;紫外辐照通过影响种子和胶束的协同作用,从而控制金纳米粒子的合成。另外,激光消融通过对温度、反应器位置、异丙醇用量、超声场等实验条件的控制,可以合成形貌,粒径不同的金纳米粒子。总之,金纳米粒子合成的关键在于同时精确地控制其尺寸和形貌。通过物理法制备的金纳米粒子虽然纯度较高,但其产量低下,设备成本极高。 1.2 化学法 化学法主要是以金盐为原料,利用还原反应生成金纳米粒子,在形成过程中通过控制粒子的生长从而控制其尺寸。化学法主要包括水相氧化还原法、相转移法(主要为Brust法)、晶种生长法(又称种金生长法)、模板法、反相胶束法、湿化学合成法、电化学法、光化学法。相对物理法而言,化学法制备金纳米粒子所得到的产物粒径均匀、稳定性高,并且易于控制形貌,是最为方便和经济的方法。 1.2.1 水相氧化还原法 水相氧化还原法合成金纳米粒子主要是指在含有Au3+的溶液中,利用适当的还原剂(例如鞣酸,柠檬酸等,还原剂的选择根据所要合成的金纳米粒子的粒径而定),将Au3+还原成零价,从而聚集成粒径为纳米级的金纳米粒子。常见的方法有AA还原法、白磷还原法、柠檬酸钠还原法和鞣酸-柠檬酸钠还原法。制备粒径在5~12nm的金纳米粒子,一般采用AA还原或白磷还原HAuCl4溶液;制备粒径在大于12nm的金纳米粒子,则采用柠檬酸钠还原HAuCl4溶液。柠檬酸钠法还原Au3+合成金纳米粒子是最早且应用最为广泛的方法。 1951年,Turkevitch首次报道了柠檬酸钠还原HAuCl4溶液的方法制备金纳米粒子,其粒径分布在20nm左右。基于此,Frens发现,通过控制柠檬酸钠和金的比率来控制金纳米粒子的形成,从而可以得到特定尺寸(粒径可以控制在16~147 nm)的金纳米粒子。经典的Frens法至今仍得到了广泛的使用,用于保护和稳定金纳米粒子的柠檬酸根与金纳米粒子的结合能力较弱,易于被其他稳定剂所取代,因此可用于分析DNA,从而扩大了金纳米粒子的应用领域。

聚合物合成工艺学思考题及其答案知识讲解

第一章 1.简述高分子化合物的生产过程。 答:(1)原料准备与精制过程; 包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备。(2)催化剂(引发剂)配制过程; 包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存。调整浓度等过程与设备。(3)聚合反应过程;包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备.(4)分离过程;包括未反应单体的回收、脱出溶剂、催化剂,脱出低聚物等过程与设备。(5)聚合物后处理过程;包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。(6)回收过程;主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。 2 简述连续生产和间歇生产工艺的特点 答:间歇生产是聚合物在聚合反应器中分批生产的,经历了进料、反应、出料、清理的操作。优点是反应条件易控制,升温、恒温可精确控制,物料在聚合反应器中停留的时间相同,便于改变工艺条件,所以灵活性大,适于小批量生产,容易改变品种和牌号。缺点是反应器不能充分利用,不适于大规模生产。 连续生产是单体和引发剂或催化剂等连续进入聚合反应器,反应得到的聚合物则连续不断的流出聚合反应器的生产。优点是聚合反应条件稳定,容易实现操作过程的全部自动化、机械化,所得产品质量规格稳定,设备密闭,减少污染。适合大规模生产,因此劳动生产率高,成本较低。缺点是不宜经常改变产品牌号,不便于小批量生产某牌号产品。 3.合成橡胶和合成树脂生产中主要差别是哪两个过程,试比较它们在这两个生产工程上的主要差别是什么? 答:合成树脂与合成橡胶在生产上的主要差别为分离工程和后处理工程。 分离工程的主要差别:合成树脂的分离通常是加入第二种非溶剂中,沉淀析出;合成橡胶是高粘度溶液,不能加非溶剂分离,一般为将高粘度橡胶溶液喷入沸腾的热水中,以胶粒的形式析出。 后处理工程的主要差别:合成树脂的干燥,主要是气流干燥机沸腾干燥;而合成橡胶易粘结成团,不能用气流干燥或沸腾干燥的方法进行干燥,而采用箱式干燥机或挤压膨胀干燥剂进行干燥。 4. 简述高分子合成工业的三废来源、处理方法以及如何对废旧材料进行回收利用。 答: 高分子合成工业中:废气主要来自气态和易挥发单体和有机溶剂或单体合成过程中使用的气体;污染水质的废水主要来源于聚合物分离和洗涤操作排放的废水和清洗设备产生的废水;废渣主要来源于生产设备中的结垢聚合物和某些副产物.。 对于废气处理,应在生产过程中严格避免设备或操作不善而造成的泄露,并且加强监测仪表的精密度,以便极早察觉逸出废气并采取相应措施,使废气减少到容许浓度之下。对于三废的处理,首先在井陉工厂设计时应当考虑将其消除在生产过程中,不得已时则考虑它的利用,尽可能减少三废的排放量,例如工业上采用先进的不适用溶剂的聚合方法,或采用密闭循环系统。必须进行排放时,应当了解三废中所含各种物质的种类和数量,有针对性地回收利用和处理,最后再排放到综合废水处理场所。 废弃物的回收利用有以下三种途径: 1,、作为材料再生循环利用; 2、作为化学品循环利用; 3、作为能源回收利用

聚合物溶解性质

7.1 聚合物的溶液性质 高分子溶液在高分子工业和科学研究中占有很重要的地位。一般将浓度低于5%的称为稀溶液。如用于测定分子量及其分布的溶液、高分子絮凝剂、高分子减阻剂等都是稀溶液;而纺丝用的溶液(>15%)、涂料与胶粘剂(>60%)等都是浓溶液。对于稀溶液,人们的研究已经比较深入,已能定量或半定量地描述其性质;但对浓溶液,限于它的复杂性,人们的研究着重于应用方面,至今还没有很成熟的理论。 7.1.1分子间相互作用和溶度参数 聚合物溶解在溶剂中形成溶液的过程,实质上是溶剂分子进入聚合物,拆散聚合物分子间作用力(称为溶剂化)并将其拉入溶剂中的过程。聚合物分子间、溶剂分子间以及聚合物与溶剂分子间这三种分子间作用力的相对大小是影响溶解过程的关键的内在因素。所以首先要讨论这些分子间作用力。分子间作用力包括取向力、诱导力、色散力和氢键力,前三者又称为范德华力。取向力是极性分子的永久偶极之间的引力,诱导力是极性分子的永久偶极与它在其他分子上引起的诱导偶极之间的相互作用力,色散力是分子瞬间偶极之间的相互作用力。氢键力是极性很强的原子上的氢原子(带正电性),与另一电负性很大的原子上的孤对电子相互吸引而形成的一种键,例如: 范德华力对一切分子都存在,没有方向性和饱和性,作用力约比化学键小1~2个数量级。氢键力则具有方向性和饱和性,键能虽也比化学键小,但比范德华力大,因而氢键力的存在对于高分子的性质起很大的作用。以尼龙为例,当氨基酸单元为奇数碳时,每个酰胺基都能形成氢键;当氨基酸单元为偶数时,只有一半酰胺基可以形成氢键。因而奇数尼龙的熔点高于偶数尼龙,呈现所谓“奇偶规律”(图7-1)。 分子间作用力的强弱可以用内聚能的大小来衡量。内聚能定义为消除1mol物质全部分子间作用力时内能的增加。对于小分子,它相当于汽化热(或升华热),然而高分子不能汽化,只能用间接的方法测定。单位体积内的内聚能称为内聚能密度CED,它可用于比较不同种高分子内分子间作用力的大小。从表7-1可见,一般来说橡胶的分子间作用力较弱,因为

纳米粒子的制备方法综述

纳米粒子的制备方法综述 摘要: 纳米材料是近期发展起来的一种多功能材料。在纳米材料的当前研究中,其制备方法占有极其重要的地位,新的制备工艺过程的研究与控制对纳米材料的微观结构和性能具有重要的影响。本文主要概述了纳米材料传统的及最新的制备方法。纳米材料制备的关键是如何控制颗粒的大小和获得较窄且均匀的粒度分布。 [1] Abstract : Nanometer material is a kind of multi-functional material which was developed in recend . In the current study of it , its produce-methods occupy the important occupation . New methods’ reseach and control have an important influence on Nanometer materials’microstructure and property .This title mainly introduces nanometer materials’traditional and new method of producing . The key of the nanometer material s’ producing Is how to control the grain size and get the narrow and uniform size distribution . 关键词: 纳米材料制备方法 Key words : Nanometer material produce-methods 正文: 纳米材料的制备方法主要包括物理法,化学法和物理化学法等三大类。下面分别从三个方面介绍纳米材料的制备方法。 物理制备方法 早期的物理制备方法是将较粗的物质粉碎,其最常见的物理制备方法有以下三种: 1.真空冷凝法 用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体,然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控,但技术设备要求高。 1.物理粉碎法 通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低,但产品纯度低,颗粒分布不均匀。

纳米金的制备

氯金酸(HAuC14)是主要还原材料,常用还原剂有柠檬酸钠、鞣酸、抗坏血酸、白磷、硼氢化钠等。根据还原剂类型以及还原作用的强弱,可以制备0.8 nm~150 nm不等的胶体金。最常用的制备方法为柠檬酸盐还原法。具体操作方法如下: (1)将HAuC14先配制成0.01%水溶液,取100 mL加热至沸。 (2)搅动下准确加入一定量的1%柠檬酸三钠(Na3C6H5O7·2H2O)水溶液。 (3)继续加热煮沸15 min。此时可观察到淡黄色的氯金酸水溶液在柠檬酸钠加入后很快变灰色,续而转成黑色,随后逐渐稳定成红色。全过程约2~3 min。 (4)冷却至室温后用蒸馏水恢复至原体积。 用此法可制备16~147 nm粒径的胶体金。金颗粒的大小取决于制备时加入的柠檬酸三钠的量。 表19-1 四种粒径胶体金的制备及特性 胶体金粒径/ nm 1%柠檬酸三钠加入量/mL 胶体金特性呈色λmax/nm 16 2.00 橙色518 24.5 1.50 橙红522 41 1.00 红色525 71.5 0.70 紫色535 *还原100mL 0.01%HAuC14所需量 2.注意事项 ● 氯金酸易潮解,应干燥、避光保存。 ● 氯金酸对金属有强烈的腐蚀性,因此在配制氯金酸水溶液时,不应使用金属药匙称量氯金酸。 ● 用于制备胶体金的蒸馏水应是双蒸馏水或三蒸馏水,或者是高质量的去离子水。 ● 是以制备胶体金的玻璃容器必须是绝对清洁的,用前应先经酸洗并用蒸馏水冲净。最好是经硅化处理的,硅化方法可用5%二氯甲硅烷的氯仿溶液浸泡数分钟,用蒸馏水冲净后干燥备用。 ● 胶体金的鉴定和保存:胶体金的制备并不难,但要制好高质量的胶体金却也并非易事。因此对每次制好的胶体金应加以检定,主要检查指标有颗粒大小,粒径的均一程度及有无凝集颗粒等。 肉眼观察是最基本也是最简单和方便的检定方法,但需要一定的经验。良好的胶体金应该是清亮透明的,若制备的胶体金混浊或液体表面有漂浮物,提示此次制备的胶体金有较多的凝集颗粒。在日光下仔细观察比较胶体金的颜色,可以粗略估计制得的金颗粒的大小。当然也可用分光光度计扫描λmax来估计金颗粒的粒径。结制备的胶体金最好作电镜观察,并选一些代表性的作显微摄影,可以比较精确地测定胶体金的平均粒径。 胶体金在洁净的玻璃器皿中可较长时间保存,加入少许防腐剂(如0.02%NaN3)可有利于保存。保存不当时会有细菌生长或有凝集颗粒形成。少量凝集颗粒并不影响以后胶体金的标记,使用时为提高标记效率可先低速离心去除凝集颗粒。

分子自组装原理及应用(精)

分子自组装原理及应用 毛薇莉无机专业MG0424012 【摘要】分子自组装在生物工程技术上的建模、分子器件、表面工程以及纳米科技领域已经有很广泛的应用。在未来的几十年中,分子自组装作为一种技术手段将会在新技术领域产生巨大的影响。在这篇文章里,我们介绍了分子自组装技术的定义、基本原理、分类、影响因素、表征手段等,并阐述了分子自组装技术目前的研究进展,展望了分子自组装技术的应用前景。 【关键词】分子自组装;自组装膜 1前言 分子自组装是分子与分子在一定条件下,依赖非共价键分子间作用力自发连接成结构稳定的分子聚集体的过程[1]。通过分子自组装我们可以得到具有新奇的光、电、催化等功能和特性的自组装材料,特别是现在正在得到广泛关注的自组装膜材料在非线性光学器件、化学生物传感器、信息存储材料以及生物大分子合成方面都有广泛的应用前景,受到研究者广泛的重视和研究。 2分子自组装的原理及特点 分子自组装的原理是利用分子与分子或分子中某一片段与另一片段之间的分子识别,相互通过非共价作用形成具有特定排列顺序的分子聚合体[2]。分子自发地通过无数非共价键的弱相互作用力的协同作用是发生自组装的关键。这里的“弱相互作用力”指的是氢键、范德华力、静电力、疏水作用力、ππ堆积作用、阳离子π吸附作用等。非共价键的弱相互作用力维持自组装体系的结构稳定性和完整性[3]。并不是所有分子都能够发生自组装过程,它的产生需要两个条件[4]:自组装的动力以及导向作用。自组装的动力指分子间的弱相互作用力的协同作用,它为分子自组装提供能量。自组装的导向作用指的是分子在空间的互补性,也就是说要使分子自组装发生就必须在空间的尺寸和方向上达到分子重排要求。 自组装膜的制备及应用是目前自组装领域研究的主要方向。自组装膜按其成膜机理分为自组装单层膜(Self- assembled monolayers , SAMs和逐层自组装膜(Layer -by – layer self-assembled membrane)。如图1所示,自组装膜的成膜机理是通过固液界面间的化学吸附,在基体上形成化学键连接的、取向排列的、紧密的二维有序单分子层,是纳米级的超薄膜。活性分子的头基与基体之间的化学反应使活性分子占据基体表面上每个可以键接的位置,并通过分子间力使吸附分子紧密排列。如果活性分子的尾基也具有某种反应活性,则又可继续与别的物质反应,形成多层膜,即化学吸附多层膜。自组装成膜较另外一种成膜技术LangmuirBlodgett(LB)成膜具有操作简单,膜的热力学性质好,膜稳定的特点,因而它更是一种具有广阔应用前景的成膜技术。另外,根据膜层与层之间的作用方式不同,自组装多层膜又可分为两大类,除了前面所述基于化学吸附的自组装膜外,还包括交替沉积的自组装膜。通过化学吸附自组装膜技术制得的单层膜有序度高,化学稳定性也较好。而交替沉积自组装膜主要指的是带相反电荷基团的聚电解质之间层与层组装而构筑起来的膜,这种 膜能把膜控制在分子级水平,是一种构筑复合有机超薄膜的有效方法。

【精品完整版】毕业论文:含刚性嵌段的嵌段共聚物混合 体系的自组装

内蒙古科技大学 本科生毕业论文 题目:含刚性嵌段的嵌段共聚物混合 体系的自组装 学生姓名:羊晨 学号:1168127124 专业:应用物理 班级:2011级应用物理 指导教师:韩向刚副教授

引言 (1) 第一章简述…………………………………………………………………………错误!未定义书签。 1.1 嵌段共聚物的自组装 (3) 1.2 嵌段共聚物在本体中的微相分离 (3) 1.3嵌段共聚物在不同环境下的自组装 (4) 第二章理论模拟方法 (6) 2.1分子动力学方法 (6) 2.2耗散粒子动力学方法 (8) 2.3自洽场理论方法 (11) 第三章研究目的………………………………………………………………错误!未定义书签。

在近现代的100多年里,有10位直接或者间接对高分子科学发展做出突出贡献的科学家获得了诺贝尔化学奖。高分子材料在我们生活中越来越重要。 高分子材料(Polymer material),是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,橡胶、纤维、塑料、胶贴剂、涂料和高分子复合材料都包括其中,生命存在的形式就是高分子。每一个生命体都可以看作是高分子的一种集合。现阶段,高分子结构与材料性能关系上有了很大的成果,促使了特殊功能的高分子材料以及相关的器件的研究与开发得到迅速发展。例如生物医用高分子、高分子分离膜、吸附与分离树脂、光电磁功能高分子、智能树胶等等。日常生活中我们也十分普遍的用到了高分子材料,塑料上有保持瓶、橡胶如轮胎、衣服上的纤维、胶黏剂和化学涂料等等;高分子材料在高科技领域上也是广泛应用,例如某些高分子材料可以做人工器官、手术缝合线,一些特殊的高分子材料会导电、发光,防弹衣上也运用到了一些超强超高的高分子材料等等。因为具有非常大的可变性,有非常好的力学性质,不同的高分子有具有不同的的力学性质,存在着多样性,所以日常生活中高分子材料被广泛的应用。如尼龙制品具有坚韧、不易变形也不易破碎的性质;但聚苯乙烯制品却是一敲就碎,非常脆;轻度交联的橡胶可以在伸长好几倍时恢复原状。在力学性质上高分子材料对温度时间的依赖性比金属材料强烈得多,宏观上表现为高分子材料的粘弹性行为。因为这些特点高分子材料在很多领域得到了广泛的应用。伴随着大量应用高分子材料,人们也迫切的需要了解和掌握高分子材料的性质的规律和特点。了解了这些规律和特点我们才能够选择需要的的高分子材料,正确的改变加工条件以获得正确的性质合理的利用。高分子性质的多样性直接与其各种结构有关,深入研究高分子材料的性质与结构的关系,可以帮助我们进一步提高材料的性能,研发新材料。因此具有十分重要而深远的意义。 目前随着计算机能力的提高和计算机的普及,计算机模拟技术被逐渐应用到科学研究的各个领域。计算机模拟既不是实验方法也不是理论方法,而是一种构筑理论方法和实验方法桥梁的一种全新的研究方法,计算机模拟是在实验的基础

聚合物之一般性质与分类

何谓聚合物? 聚合物依其来源分为天然聚合物和合成聚合物: 天然聚合物 合成聚合物 天然聚合物大部分存在于生物体中,而且是生命所必须的。这些天然聚合物有的是重要营养素,例如蛋白质、淀粉;有的是可应用于日常用品,例如天然橡胶、纤维素;有的在生物体 内能支配我们的遗传,例如核酸 合成聚合物通常为高分子量有机化 合物,其结构较天然聚合物简单,通常最多含两个不同单元。如耐纶、聚氯乙烯(PVC )、新平橡胶等 聚合物均由许多小单元连接构成,有的成为很长的链状,也有由链状构成网状,比较如下:

常见塑料的性质和用途 塑料制品是目前在我们的日常生活中,最常使用的聚合高分子有机化合物,主要含有C、H、O三种元素。一般的塑料容器材质分为以下几类,分别是:

塑料由于不易在自然情况下分解,常被称为千年公害。有些被人随意丢弃在路边,造成景观的破坏;有些被人露天燃烧,造成空气的污染。塑料的回收工作是当务之急。 塑料种类很多,一般并不易分辨。因而在容器上标明号码,就是便用户做回收分类之用。如美国塑料工业协会(SPI)提倡一种顺时针三角形的号码标识(如图),在塑料回收的三角图形中有1至7的阿拉伯数字,显示塑料材质。不过目前国内只有1号中的保特瓶和6号中的保丽龙餐具在做回收。 保鲜膜 虽然保鲜膜的特性:(1)水蒸气不容易穿透保鲜膜,因此食物如果以保鲜膜包裹,比较不会因水分散失而干燥变硬。(2)高温时会熔化。(3)不溶于水但容易溶于丙酮等有机溶剂;而且只要轻轻一撕,就能为料理食物带来极大的便利,只是愈来愈多的研究发现,便利之下所带来的代价可能超乎你我的想象唷……。为了全家人的健康,千万不可用保鲜膜包着食物,进微波炉加热烹煮!因为有些塑料膜含有干扰内分泌的物质,会扰乱人体内的荷尔蒙,引起妇女乳癌、新生儿先天缺陷、男性精虫数减低,甚至精神疾病。 根据《纽约时报》的报导,美国的环保署已开始过滤几千种化学物质,试图把可能会造成内分泌失调的凶手找出来,再进一步深入研究。荷尔蒙随血液运送到人体各部,牵制人体新陈代谢、生长、生育等功能,过多时会扳动破坏已调整好的内分泌系统。最有名的人造荷尔蒙包括戴奥辛、DDT杀虫剂及多氯联苯。动物实验证明有害数据显示,有些聚氯乙烯塑料包装产品,含有

超分子自组装一步法制备新型导电聚合物水凝胶

超分子自组装一步法制备新型导电聚合物水凝胶 戴庭阳,陆 云 (南京大学化学化工学院高分子科学与工程系,配位化学国家重点实验室,南京210093)摘 要:利用聚合物分子链和多价阳离子间的超分子自组装,一步法制备了新型导电聚合物水凝胶。在静置的反应条件下,凝胶化过程和聚合过程同时进行,多价阳离子起到聚合氧化剂和离子交联剂的双重功效。得到的水凝胶材料本质上是一种“半互穿网络型”凝胶,具有伸展的分子链构象和可调控的微观形貌,并在纳米尺度上发生相分离。对静置的反应条件进行分析,对材料的凝胶化机理进行研究,并讨论了超分子自组装法制备导电聚合物水凝胶的普适性。 通过系统研究得到优化的实验条件,制备了具有自增强功能的导电聚合物水凝胶,材料自增强功能的实现与其均匀的微观结构和相结构密切相关。 关键词:水凝胶;导电聚合物;超分子自组装;自增强功能 中图分类号:O631.2文献标志码:A 文章编号:1673-7180(2010)06-0434-7 One-step fabrication of novel conducting polymer hydrogels via supramolecular self-assembly Dai Tingyang,Lu Yun (Department of Polymer Science and Engineering, State Key Laboratory of Coordination Chemistry, School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China) Abstract: Conducting polymer hydrogels have been synthesized through a one-step procedure via the supramolecular self-assembly between polymers and multivalent cations. In a static condition, the gelation process happens simultaneously with the polymerization process with the multivalent cations acting as both the oxidant and the ionic crosslinker. As-prepared hydrogels, which are originally a semi-interpenetrating polymer network (semi-IPN) hydrogels, exhibit expanded-coil conformation in polymer chains, possess controllable microstructure and phase-separate at nanometer scale. The function of the static condition is analysed, and the gelation mechanism is studied. Such a supramolecular self-assembly method is proved to be versatile for the fabrication of conducting polymer hydrogels. Also the fabrication condition is modulated based on systematical researches, and PEDOT-PSS hydrogels with self-strengthening functions are prepared. The self-strengthening mechanism is demonstrated to be in close relationship with the microstructure and the phase structure of the materials. Key words: hydrogels;conducting polymers;supramolecular self-assembly;self-strengthening functions 导电聚合物水凝胶材料因其兼具水凝胶的力学性能、溶胀性能和导电聚合物特有的电子传输性能,近年来引起了人们极大的兴趣[1]。目前,商业应用最为成功的一种导电聚合物材料就是聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸,即PEDOT-PSS。与其他导电聚合物相比,这种材料具有可见光区透明、热稳定性好、可加工性好 收稿日期:2010-04-06 基金项目:国家自然科学基金资助项目(20974043/50773030);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(200802840010) 作者简介:戴庭阳(1983-),男,博士研究生,主要研究方向: 导电聚合物功能化 通信联系人:陆云,教授,主要研究方向: 光电功能高分子, yunlu@https://www.doczj.com/doc/9812330956.html,

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