通过开环易位聚合制备基于降冰片烯的刷状聚合物的合成及表征

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聚合物刷的结构特殊性衍生出的特殊性质使其成为一种重要的功能性聚合物,可广泛应用于防污涂料、生物医学载体、无机-有机杂化纳米结构、光子学和储能等领域,因此在合成制备及其应用都有广泛的研究。本研究的重点是制备由聚降冰片烯(PNB)为聚合物刷主链,侧链组成明确的聚合物刷。通过开环易位聚合(ROMP)合成PNB主链,侧链的合成方法涉及到开环聚合(ROP)和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT),对所合成的聚合物刷进行了自组装性能和热性能的探究。本论文的研究主要分为两个部分。第一部分工作介绍了目标核壳型聚合物刷的合成路线和方法,并表征了其分子结构和分子量,这部分利用grafting-from策略合成目标聚合物,利用ROMP合成主链、联合ROP和RAFT合成侧链,通过改变单体/催化剂、单体/引发剂和单体/链转移剂的投料比实现对聚合物分子量的控制,并研究了所合成的刷状聚合物在不同分子结构和不同温度下的自组装行为。结合产物的核磁共振氢谱图、红外吸收光谱图和凝胶渗透色谱法测试的分子量等表征数据确定了每步反应的成功进行,分子量也逐步递增。观察中间产物和最终产物的透射电镜(TEM)图像观察到了分子拓扑结构和不同的刺激温度对自组装结构产生的影响。第二部分工作包括合成不同末端基团的聚合物刷,此部分利用grafting-through策略合成目标聚合物。主要利用ROMP和ROP来合成目标产物,并探究了不同单体/催化剂的投料比、不同反应时间和不同反应温度对聚合物刷分子量和大分子体转化率的影响。结合产物的核磁共振氢谱图和凝胶渗透色谱法的分子量等表征数据确定了产物的分子结构。利用差示量热扫描仪测试不同组成的聚合物和大分子单体的熔融温度和结晶温度并比较差异,结果显示大分子单体和聚合物之间的熔融温度和结晶温度差异不明显;热重分析仪测试不同组成的聚合物和大分子单体的分解温度并比较差异,结果显示端基对热稳定性有一定程度的影响。本论文利用了聚合物刷合成的不同策略并联用了其他聚合方法合成了目标产物,可以比较两种策略在合成产物和分离产物中的优劣,为以后在聚合策略上的选择上提供了有效帮助。通过对比研究了各聚合物在自组装性能和热性能之间的差异,对分子结构的设计和性能的提升有参考价值。
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