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摘要：树枝状高分子作为一种新型的高分子材料，具有独特的结构和优异的性能。
本文将对典型的树枝状高分子进行介绍，包括其合成方法、结构特点、性能以及应用领域。
一、引言树枝状高分子是近年来发展起来的一种新型高分子材料，由于其独特的三维结构，在材料科学、药物递送、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
与传统的高分子材料相比，树枝状高分子具有以下特点：1. 空间结构独特：树枝状高分子的分子结构呈树枝状，具有高度分支的结构，使得其具有独特的空间结构。
2. 高比表面积：树枝状高分子具有高度分支的结构，使得其比表面积远大于线性高分子，有利于提高材料的应用性能。
3. 易于修饰：树枝状高分子的结构易于修饰，可以通过引入不同的官能团来改变其性能。
4. 可生物降解：树枝状高分子具有生物降解性，有利于环境保护。
二、树枝状高分子的合成方法1. 线性高分子的开环聚合：通过开环聚合反应，将线性高分子转化为树枝状高分子。
2. 链转移聚合：通过链转移反应，将线性高分子转化为树枝状高分子。
3. 分子内聚合：通过分子内聚合反应，将单体分子转化为树枝状高分子。
4. 分子间聚合：通过分子间聚合反应，将单体分子转化为树枝状高分子。
三、树枝状高分子的结构特点1. 分子结构：树枝状高分子的分子结构呈树枝状，具有高度分支的结构。
2. 分子量：树枝状高分子的分子量较大，一般在10^4～10^7范围内。
3. 分子量分布：树枝状高分子的分子量分布较窄，分子量相对集中。
4. 分子量与比表面积的关系：树枝状高分子的分子量与比表面积呈正相关关系。
四、树枝状高分子的性能1. 高比表面积：树枝状高分子具有高比表面积，有利于提高材料的应用性能。
2. 优异的力学性能：树枝状高分子具有优异的力学性能，如高强度、高韧性等。
3. 良好的热稳定性：树枝状高分子具有良好的热稳定性，可在较高温度下使用。
4. 可生物降解性：树枝状高分子具有可生物降解性，有利于环境保护。
五、树枝状高分子的应用领域1. 材料科学：树枝状高分子在材料科学领域具有广泛的应用，如高性能复合材料、热塑性弹性体等。
关于树枝状大分子若干问题的理论研究的开题报告
标题：树枝状大分子的理论研究
一、研究背景
树枝状大分子作为一种新型的高分子材料，具有独特的分子结构和物理性质，广泛应用于生物医学、涂料、高分子复合材料等领域。
然而，树枝状大分子的理论研究还相对薄弱，需要进一步深入了解其分子结构、热力学性质和自组装行为等方面。
二、研究目的
本研究旨在通过理论模拟，探究树枝状大分子的分子结构特征、热力学性质和自组装行为，为树枝状大分子的应用和控制提供理论支持。
三、研究内容与方法
本研究将运用分子模拟和统计力学方法，从以下几个方面进行研究：
1.树枝状大分子的分子结构与性质：通过构建不同结构的树枝状大分子模型，分析其分子结构和性质（如拓扑结构、分支位点数、分子质心、分子体积等）。
2.热力学性质的研究：从能量、熵和自由能等角度出发，系统分析树枝状大分子的热力学性质，比如热容、热膨胀系数、热变形等。
3. 自组装行为的研究：研究树枝状大分子在不同环境条件下的自组装行为，从其中寻找规律和因素，以期为材料设计和应用提供依据。
四、研究意义
通过对树枝状大分子的理论研究，有利于深入理解树枝状大分子的分子结构、热力学性质和自组装行为等方面，对其应用和控制具有重要意义。
五、研究进度安排
第一年：建立树枝状大分子模型，分析其分子结构和性质；
第二年：研究树枝状大分子的热力学性质；
第三年：研究树枝状大分子的自组装行为，寻找规律和因素。
六、研究预期结果
通过分子模拟和统计力学方法，本研究将进一步深入了解树枝状大分子的分子结构、热力学性质和自组装行为，为树枝状大分子的应用和控制提供理论支持。
1.前言1.1树枝状大分子简介树枝状大分子作为一种新型功能大分子，具备规则三维结构以及高度的支化度，相对比于传统的线性大分子，在合成时，它拥有卓越的产物对称性，获得良好的相对分子质量单分散性，并且够准确控制其分子大小、形状、官能团和结构，即能在分子水平上进行精确设计来满足不同的使用要求，近几年来，独具规则结构和独特性质的树枝状大分子，广泛应用于反应催化、生物医药、导电介质、染料工业、温敏传感器、膜材料开发等众多的领域。
尽管当前，正式投入工业化生产的树枝状大分子厂家寥寥无几，但借助树枝状大分子如此多优异的出众性能，未来应用前景无可限量。
树枝状大分子是通过不断反复的反应环节合成的，每一次重复，得到的树枝状大分子产物代数就加一代，从理论上讲，树枝状大分子可以一代代的不断重复下去，但是实际上由于存在空间位阻的干扰，重复的越多，条件也越苛刻，目前，1-10代为主，以低代数居多。
1.2树枝状大分子的发展树枝状大分子的发展大约经历了如下三个阶段：（1）提出与尝试；（2）合成方法的研究与改善；（3）金属树枝状大分子的诞生。
（1）提出与尝试Flory于1952年发布的通过合成多功能基单体，聚合生成高度支化大分子，该法获得的不规整、分子量分布宽的树枝状大分子是人类向高分子发起研究的第一步。
通过逐步重复反应，Vögtle在1978年第一次合成并报道了树枝状大分子。
合成过程由两个步骤组成，第一步是进行迈克尔加成，单体是苯胺和丙烯腈；二步是使用硼氢化钠来还原腈基。
重复上述两个步骤可以获得树状大分子。
合成过程如下图所示:图1 逐步重复法合成树枝状分子示意图（2）合成方法的研究与改善Tomalia博士（美国Dow化学公司）和Newkome教授（南弗罗里达大学）在1985年，几乎同一时间合成了带有树枝状结构大分子化合物并进行发表。
俩位科学家分别将这类新型的化合物命名为“Sarburst Dendrimers”和“Arboml”。
摘要：树枝状高分子作为一种新型的高分子材料，具有独特的结构特点和优异的性能。
本文主要介绍了树枝状高分子的合成方法、性质以及应用，重点阐述了树枝状高分子出去乙二胺的合成及其在催化、药物输送和材料科学等领域的应用。
1. 引言树枝状高分子是一类具有高度对称性、层次分明、分子结构复杂的高分子材料。
由于其独特的结构，树枝状高分子在催化、药物输送、材料科学等领域具有广泛的应用前景。
本文主要介绍了树枝状高分子的合成方法、性质以及应用，重点阐述了树枝状高分子出去乙二胺的合成及其在催化、药物输送和材料科学等领域的应用。
2. 树枝状高分子的合成方法树枝状高分子的合成方法主要包括以下几种：（1）开环聚合：通过开环聚合反应，如开环聚合反应制备树枝状聚酯、聚酰胺等。
（2）逐步聚合：通过逐步聚合反应，如逐步聚合制备树枝状聚醚、聚硅氧烷等。
（3）点击化学：利用点击化学中的叠氮-炔环加成反应，制备树枝状高分子。
（4）缩聚反应：通过缩聚反应，如缩聚制备树枝状聚酯、聚酰胺等。
3. 树枝状高分子的性质树枝状高分子的性质主要取决于其分子结构，主要包括以下特点：（1）高度对称性：树枝状高分子的分子结构高度对称，具有优异的物理和化学稳定性。
（2）层次分明：树枝状高分子的分子结构层次分明，可以实现对分子结构进行精确调控。
（3）高比表面积：树枝状高分子的分子结构具有高比表面积，有利于催化、药物输送等应用。
（4）生物相容性：树枝状高分子的生物相容性较好，可用于生物医学领域。
4. 树枝状高分子出去乙二胺的合成树枝状高分子出去乙二胺是一种具有树枝状结构的去乙二胺化合物，其合成方法如下：（1）以环氧氯丙烷为原料，与对苯二胺反应，制备树枝状聚对苯二胺。
（2）将树枝状聚对苯二胺与过量的乙二胺反应，制备树枝状高分子出去乙二胺。
5. 树枝状高分子出去乙二胺的应用树枝状高分子出去乙二胺在催化、药物输送和材料科学等领域具有广泛的应用：（1）催化：树枝状高分子出去乙二胺具有良好的催化性能，可用于有机合成、催化氧化等反应。
树枝状大分子聚酰胺-胺的合成与性能研究的开题报告一、研究背景和意义聚酰胺-胺是一类重要的高性能聚合物，具有优异的机械性能、化学稳定性和热稳定性，被广泛应用于航空、航天、电子、汽车、医疗等领域。
传统的聚酰胺-胺通常采用直线状分子作为单体，但由于分子结构的限制，其分子链往往呈现出一定的线性程度，导致其分子链形态相对单一，难以兼顾聚合物的多种性能。
而树枝状分子可以增加聚合物的分子链层级，提高空间枝叶化程度，从而提高聚合物的溶解度、热稳定性、力学性能等多个方面的性能，具有较大的潜在应用价值。
二、主要研究内容和方向本研究旨在设计一种新型的树枝状大分子聚酰胺-胺，并探究其合成方法和性能表现，具体包括以下几个方面：1. 合成树枝状大分子聚酰胺-胺的单体。
本研究将采用三羟甲基丙烷三丙酮酸酯(TMP-tris-acrylamide)作为主要单体，通过边缘反应、转移反应等方法引入缩醛基，形成树枝状结构。
2. 研究树枝状大分子聚酰胺-胺的合成方法。
本研究将分别采用自由基聚合和酰胺化反应两种方法合成树枝状大分子聚酰胺-胺，并对两种方法下的聚合反应体系进行比较。
研究反应温度、催化剂选择等影响因素对树枝状聚酰胺-胺分子结构的影响。
3. 探究树枝状大分子聚酰胺-胺的性能表现。
本研究将对合成的树枝状大分子聚酰胺-胺进行结构表征、热稳定性、溶解度、力学性能等方面的测定，并将其与传统直线状聚酰胺-胺进行比较，评估树枝状结构对聚合物性能的影响。
三、研究方法和实验计划本研究将采用化学合成方法制备树枝状大分子聚酰胺-胺，并利用多种表征方法对其进行精确的结构表征。
具体实验计划如下：1. 合成 TMP-tris-acrylamide 单体。
首先将丙烯酰胺与 TMP-tris-acrylate 反应，通过边缘反应、转移反应等手段将缩醛基引入单体中，形成树枝状结构单体。
2. 合成树枝状大分子聚酰胺-胺。
采用自由基聚合和酰胺化反应两种方法分别制备树枝状大分子聚酰胺-胺，并分别通过核磁共振、红外光谱等表征手段对其结构进行验证。
树状大分子作为药用载体的研究进展摘要树状大分子是一种三维球状结构的纳米聚合物。
其突出的特点为：分散指数窄、单分子在纳米尺度、分子结构完美和端基功能基团多。
树状大分子已在众多领域得到应用，其中用作药物载体的研究最为广泛。
树状大分子的众多端基可以连接不同的药物和靶向分子，也可以连接特殊的分子或分子链，使之具有特殊的性质。
本文综述了树状大分子的性质特点、合成方法、检测手段以及种类及其应用。
1.前言树状大分子是由Buhleier和Tomalia两个课题组首先合成出来的，相比于线性高聚物，其优点在于可精确控制分子结构及表面基团的数量[1-2]。
早期很少有人关注树状大分子的合成，而近十年研究人员发现树状大分子具有众多端基的性质在药物运载体系中有很大的应用价值，研究人员已经将不同的生物分子如药物、生物酶、疫苗和寡聚核苷酸等连接到树状大分子上并测定其性质。
树状大分子是一种完美树枝化的球状大分子，其表面可提供大量接载药物的基团。
其特点主要有三个：①中心核由一个原子或两个完全相同的化学功能基团组成；②支化部分由具有交叉点的结构单元从核开始呈放射状在空间中不断展开，其中每一层类似同心圆结构的重复结构单元称为―代‖；③树枝状结构的末端（表面）基团数量较多，对整个树状大分子的性质至关重要(Fig.1)。
2. 树状大分子的性质树状大分子在药物运载体系中具有很多性质，相比于传统的线性聚合物，展现出优良的理化性质。
2.1 单散性树状大分子是一种完美的无缺陷的结构，其单分散性不同于线性聚合物。
树状大分子的单分散性能够使研究人员控制合成分子的粒度大小[3]。
单分散性可通过质谱法、分子排阻色谱法、凝胶电泳法、透射电镜法测定。
由于树状大分子在每一步的合成中都要纯化，所以其分子分散性非常小。
质谱数据已经证实通过发散法合成的PAMAM树状大分子的单分散性非常小。
树状分子的桥连与原料乙二胺的残留影响PAMAM的单分散性。
2.2 纳米尺度和形状树状大分子独特的球状结构和可控粒度的性质使其在生物医学领域应用广泛。
1.前言1.1树枝状大分子简介树枝状大分子作为一种新型功能大分子，具备规则三维结构以及高度的支化度，相对比于传统的线性大分子，在合成时，它拥有卓越的产物对称性，获得良好的相对分子质量单分散性，并且够准确控制其分子大小、形状、官能团和结构，即能在分子水平上进行精确设计来满足不同的使用要求，近几年来，独具规则结构和独特性质的树枝状大分子，广泛应用于反应催化、生物医药、导电介质、染料工业、温敏传感器、膜材料开发等众多的领域。
尽管当前，正式投入工业化生产的树枝状大分子厂家寥寥无几，但借助树枝状大分子如此多优异的出众性能，未来应用前景无可限量。
树枝状大分子是通过不断反复的反应环节合成的，每一次重复，得到的树枝状大分子产物代数就加一代，从理论上讲，树枝状大分子可以一代代的不断重复下去，但是实际上由于存在空间位阻的干扰，重复的越多，条件也越苛刻，目前，1-10代为主，以低代数居多。
1.2树枝状大分子的发展树枝状大分子的发展大约经历了如下三个阶段：（1）提出与尝试；（2）合成方法的研究与改善；（3）金属树枝状大分子的诞生。
（1）提出与尝试Flory于1952年发布的通过合成多功能基单体，聚合生成高度支化大分子，该法获得的不规整、分子量分布宽的树枝状大分子是人类向高分子发起研究的第一步。
通过逐步重复反应，Vögtle在1978年第一次合成并报道了树枝状大分子。
合成过程由两个步骤组成，第一步是进行迈克尔加成，单体是苯胺和丙烯腈；二步是使用硼氢化钠来还原腈基。
重复上述两个步骤可以获得树状大分子。
合成过程如下图所示:图1 逐步重复法合成树枝状分子示意图（2）合成方法的研究与改善Tomalia博士（美国Dow化学公司）和Newkome教授（南弗罗里达大学）在1985年，几乎同一时间合成了带有树枝状结构大分子化合物并进行发表。
俩位科学家分别将这类新型的化合物命名为“Sarburst Dendrimers”和“Arboml”。
正因为这两种命名均牵涉到“树状”这个概念，因此该类高分子也被称为树状大分子。
从这一年起，人类真正敲开了树枝状大分子的大门。
此后，Tomalia、Newkome等教授成功合成了多种结构的树枝状大分子，树枝状大分子的研究取得了突破性的进展。
Tomalia研究组的主要研究内容是合成聚酰胺-胺型树枝状大分子，一般选择氨、乙二胺等作为树枝状大分子的中心核。
合成步骤简单介绍如下：先进行迈克尔加成，将丙烯酸甲酯通过反应接入中心核，接着进行下一步酰胺化反应，即加入二氨基烷烃进行反应。
通过围绕核心不断反复进行这两步，便能够构筑出一种星状式的链增长反应(如图2)。
图2 Tomalia制备树枝状大分子PAMAM反应机理90年代，Fréchet和Hawker采取内向收敛法制备出一种树状大分子，含有包括聚芳酯和聚苯醚结构的树状大分子。
采取酚基苄基溴置换法进行合成是人们在合成方法上的又一次突破。
这一时间段，诞生了大量天才性的创造，其中囊括了树枝状大分子的组装和自组装。
在同一时期，Miller和Neenan等采取收敛法制备出刚性较高的芳香基醛烃树状大分子，这一创新举动极大的推动了树状大分子的发展。
目前，人们对树枝状大分子的研究范围已相当广泛，有机、无机、聚合物化学、生命科学以及配位化学等多门学科都有涉及。
目前主要有如下几个研究热点：（1）树枝状大分子的合成方法研究，即通过更加简洁，精确，迅速的合成方法制备具有预期结构的树状大分子；（2）树枝状大分子的功能化研究，即将具备特定功能的基团引入到树状大分子的活性端，从而使树状大分子获得除了力学性能结构性能以外的其他功能性性能，譬如：具备荧光特性，具有催化活性，能够作为特种材料等（3）树枝状聚合物用于构建具有特定结构功能的新式超分子体系树状大分子由于其易于设计的结构特点和众多优异的性能，已经成为众多学科的研究交叉点，成为国际研究热点，未来将有着众多的应用前景。
1.3树枝状大分子的结构与特点树枝状大分子作为一种新型的大分子，它的分子结构支化度高，规则度高，研究合成时，基本思路是选取一个中心核心并与支化单元进行不断重复的反应。
相对比于线性大分子，树枝状大分子的优点如下描述：（1）树枝状大分子能从分子级别来准确控制分子的大小、形状、特殊功能基团，从而设计出精准的分子尺寸和规则的分子构成；（2）树枝状大分子大多由中心核出发，进而不断向外扩散。
自第四代起，其分子结构成为三维立体的球形结构，这种球形结构外层涵盖了数量丰富的官能团，而分子内部则具有较大空隙，形成一种外紧内松的特殊构造；（3）因为树状聚合物的包容能力和反应活性较为优秀，所以树枝状大分子可以在分子最外层或者分子内部空腔用大量具有特殊功效的活性官能团来修饰，从而为这种树状大分子材料赋予独特的功能性。
（4）与常规聚合物相比，树枝状聚合物的分子量相对稳定，分子链高度支化，不易结晶，粘度低，特性粘度与分子量呈正相关，流体动力学性能良好，易加工，热稳定性好，因此该产品具有多种功能性，可广泛应用于聚合物功能性材料。
1.4树枝状大分子的主要合成方法1.4.1发散合成法图3发散合成法示意图Vögtle开发了发散合成法，这种方法从内往外进行合成，如图3所示。
从中心核开始，令带有分支结构的单体不断与它反应，获得第一代分子。
再用带有分支结构的单体继续接上第一代单体，则获得第二代分子。
如此不断反复这一反应，可以反应获得高代数树状聚合物。
发散法在树枝状大分子的合成中运用较多且较为成熟，该法的优点是简单，直观，分子量增长迅速可观。
但该法同样也存在一些不容忽视的缺陷，比如进行高代数反应时，反应会不完全，在一定程度上会造成结构上的缺失，这是由于存在较高的空间位阻，是不可避免的。
1.4.2收敛合成法图4收敛合成法示意图收敛法成功合成树枝状大分子由Frechet首创。
反应从树状聚合物的最外部分开始，并与支化单元反应物反应形成分子；然后活化分子的端基被活化以与支化单元反应物反应来产生第二代分子。
所以只要将该步骤反复进行，就可以使树枝状大分子达到较高代数。
不同于发散法的是，每步参与反应的官能团由于数目不多，故发生反应较为完整，所以合成出的树枝状大分子有着更为完整的分子结构，同时分离提纯也更加简单易于生产。
但是收敛法也存在不可避免缺陷，由外向内合成时，反应越向内部进行，官能团的反应越易受阻，相比于发散法，反应速度就越慢，与此同时，分子量增速也更加缓慢。
1.4.3发散收敛结合法为了能够改善发散法和收敛法的缺陷，同时能兼顾两种方法的优点，使得树状大分子的合成更加高效，使产物结构更加规整，Frechet等开发了发散收敛结合法，这种方法先利用发散法合成出低代数树状大分子，再用合成出的低代分子作为中心核，并在这个中心核上接支化单体，而该支化单体又是通过收敛法合成，是一种具有一定代数的扇形分子。
1.5树枝状大分子的应用在20世纪80年代，有一类具有高支化度的三维构造的合成高分子，其特点是表面含有大量可以进行修饰的功能基团，在作为表面活性剂、作为树枝状催化剂、用作在液晶和薄膜技术、生物和医学以及分析化学等方面，经修饰后的树状大分子已展现出较好的应用前景。
1.5.1在表面活性剂中的应用（聚酰胺胺树状大分子的合成与应用）当前大量油田的开采已进入中后期，为了提高采油率，往往采用灌水采油，高聚物驱油，表面活性剂驱油等措施来提高出油率，这些措施使采出液中乳液更稳定，这就要求破乳剂的性能更优秀，而传统破乳剂多采用环氧化物所制得的前段共聚物制备，不仅用量大，且脱水效率较为低下，性价比难以满足如今油田开采的需要，故油田开采便需要一种具有新型结构的高效破乳剂。
树状大分子端基功能团丰富，作为表面活性剂与传统的表面活性剂不同，如PAMAMA，由于它有着接近球形的外观，分子中的亲油基团如甲基、碳氢链，以及亲水基团如胺基、羧基，能强烈吸附油水界面，极大的降低界面膜强度，促进界面膜破裂，进而使油水分离达到破乳的目的。
随着大分子代数增大，破乳能力越强。
1.5.2 在催化剂领域的应用（聚酰胺胺树状大分子的合成与应用）树状大分子能够精确设计并控制分子的端基数，内部空腔大小及分子尺寸，因此可以通过改变催化活性中心的位置来满足不同的需求。
Albiter等以PAMAM树状大分子为载体，接入约40个铂原子，最后形成了包裹纳米铂的树状大分子，平均直径仅1.5nm，将该粒子分散在硅胶基质中，制成了新型的铂类催化剂，他分别测试了这种催化剂在真空、氧气以及氢气环境中的催化活性。
结果表明，氢气中的铂原子性质更加稳定，直到温度超过625K才出现烧结，并且这种催化剂在反式丁烯异构化反应中具备更加优异的催化活性。
Endo等用金、银纳米粒子与PAMAM的端胺基及端羧基相连，紫外光谱不仅仅是物理混合，更有合金形成，在400nm处检测吸光度可知，催化剂对硝基苯酚的还原反应有明显催化活性，成功说明了金银合金通过连接树状大分子，极大的增强了反应活性。
1.5.3 在液晶和薄膜技术中的应用Donald 和Tomalia等人提出了树枝状大分子作为构筑自组织的纳米级材料的理论基础[27] 。
在制备液晶材料和薄膜材料等的构建方面，树枝状大分子显示出可观的发展潜力。
1.5.4 树枝状大分子在生物和医学中的应用相比于其他材料，树状大分子具有大量末端活性官能团，拥有紧密且可供精确设计的分子结构，同时，树状大分子内部空腔众多，这些性状使得树状大分子在生物医学范畴应用十分广泛，如在分子水平使药物局部产生高浓度，从而增强药效，另外能进行分子级别的标记及用作探针组件。
树状大分子，作为复合基板，可用于核磁共振成像，和DNA树状聚合物可用于常规高效的功能基因测试，同时还有生物DNA传感器；树状大分子同样可以用于治疗，树状大分子作为药物载体，可以控制药物释放，也有研究表明树状大分子具备抗菌活性。
（树状大分子在生物医药领域中的应用）1.5.5 树枝状大分子在涂料中的应用（光固化成型材料可见光感光体系的研究）聚酰胺胺树状大分子熔融粘度较低，相容性好且可改性端基较为丰富，可用于涂料体系。
梁洪波等人对PAMAM分子外围功能基进行修饰，用一段结晶链修饰树状大分子，从而制备出的产物具有半固半结晶的特点，可用作涂料，且该种涂料不含溶剂，具有较高的利用率和极方便的操作性。
1.6可见光引发光辐射是一种重要的能量来源，同时也是一种重要的清洁能源，在人类生活中占有的地位举足轻重。
如何更高效的利用光能，已经成为了足以影响人类可持续发展的重要课题之一。
根据系统的组成，光引发剂可分为两类，即增敏引发体系和直接引发体系。
当前大多数的可见光引发剂体系由引发剂和增敏剂构成，其中增敏剂在体系中作为能量传递的中间者，经过光照，便发生光诱导电子转移。
