终极版-嵌段共聚物的自组装
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2009年春博政考核姓名:李昌华学号:SA07020003系别:高分子材料与工程(20)Email:chli@日期:二零零九年六月两亲性及全亲水性嵌段聚合物在水溶液中的超分子自组装行为摘要:在过去的几十年里,水溶液中嵌段聚合物的超分子自组装行为受到了越来越广泛的关注。
研究报道,它们在药物释放,影像,遥感,和催化等领域的应用都取得了重大突破。
除了嵌段单元的序列长度,分子量,溶剂和链结构都能极大地影响它们在一些选择性的溶剂中的自组装性能。
这篇文章主要介绍了两亲性和全亲水性嵌段聚合物(DHBCs)的非线性链拓扑结构,包括杂臂星形嵌段聚合物,树状嵌段共聚物,环状嵌段共聚物,梳状共聚物刷。
发展脉络众所周知,两亲性嵌段聚合物可以在水溶液中自组装成的多种形态,包括:球状,棒状,片状,囊泡,大型复合胶束或囊泡【1-5】。
在过去的几十年中,由于嵌段共聚物组装体在药物释放【6-8】,成像【9-14】,遥感【15, 16】和催化【17-21】领域有着重要的应用,因而这一领域得到了越来越广泛的关注。
全亲水性嵌段聚合物(DHBCs)是一类特殊的两亲性嵌段聚合物,由化学性质不同的两嵌段或多嵌段组成,每个嵌段都有水溶性。
大多数情况下,全亲水性嵌段聚合物其中的一个嵌段的水溶性足以促进聚合物的溶解和分散,另一个嵌段为环境敏感水溶性聚合物。
当外部环境如pH值,温度,离子强度和光照发生变化时,其由水溶性的嵌段转变为不溶性的嵌段并出现胶束化行为【22-26】。
某些环境响应性的DHBCs甚至可以表现多重胶束化行为,通过调节外部环境条件其可以形成两种或多种具有反转结构的纳米尺度聚集体【22, 23, 26-32】。
DHBCs在稀水溶液中独特的环境敏感自组装行为成为近年来高分子自组装领域研究的一个新的热点,关于其的研究将进一步扩大嵌段聚合物组装体的应用范围。
该部分主要介绍领域发展的基本脉络,主要集中描述近几年来两亲性和全亲水性嵌段聚合物超分子自组装体具有的非线性链拓扑结构,包括杂臂星型聚合物,树枝状嵌段聚合物,环状嵌段聚合物和梳型嵌段聚合物。
第48卷 第4期·8·作者简介:胡佳伟(1994-),男,博士研究生在读,主要从事嵌段共聚物聚合驱动自组装方面的研究。
收稿日期:2021-11-300 前言什么是聚合驱动自组装?在正式引入聚合驱动自组装概念之前,应该先了解一下嵌段共聚物的自组装。
一般来说,只含有一种单体的聚合物被称为均聚物,而由多种单元聚合而成的则称为共聚物。
而嵌段共聚物则是指将两种或两种以上的性质不同的聚合物链段连在一起制备而成的一种特殊聚合物。
以AB 型嵌段共聚物为例,由于嵌段共聚物不同嵌段性质的差异,因此会在溶液或者固体中发生自组装,形成具有不同形貌结构的胶束结构,例如球状、囊泡状、蠕虫状、片状、棒状和螺旋管状等[1~3]。
而相比于嵌段共聚物的自组装,聚合驱动自组装则是在嵌段共聚物的聚合过程中发生的自组装:例如在水体系中,以水溶性的聚合物嵌段A 作为前驱体和一种相应的均聚物B 为不溶于水的水溶性单体进行聚合,随着聚合进行B 嵌段聚合度不断增加,当聚合度达到一个临界聚合度时,此时B 嵌段开始不溶于水,这样在水中形成的AB 两嵌段共聚物会因为亲疏水性质的不同而在水中进行自组装,如图1。
而通过改变A 和B 嵌段的聚合度以及控制嵌段共聚物的浓度可以制得不同形貌的共聚物纳米粒子,如球状、囊泡蠕虫等。
由于这一组装过程是在聚合过程中发生的,因此称为聚合驱动自组装[4~7]。
相比于嵌段共聚物的自组装,聚合驱动自组装具有很多明显的优势:嵌段共聚物的自组装首先需要进行嵌段共聚物的制备,然后在良溶剂中进行溶解,再将聚合物溶液加到不良溶剂中(通常需要加入共溶剂RAFT 聚合驱动自组装机理研究及展望胡佳伟,郑思珣(上海交通大学化学化工学院,上海 200240)摘要:聚合驱动自组装(Polymerization-induced self -assembly , PISA )是近年来发展起来的一种环境友好的、可高效制备具有特定形貌嵌段共聚物纳米粒子的方法。