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吡咯烷酮衍生水溶性聚合物的热响应行为及其分子结构依赖性

作　者: 孙俊
导　师: 蔡远利
学　校: 湘潭大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 吡咯烷酮衍生水溶性聚合物 热响应相转变 分子结构依赖性 盐效应 溶剂同位素效应
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本论文讨论了吡咯烷酮衍生水溶性聚合物的热响应行为及其分子结构依赖性。我们利用可见光活化室温RAFT聚合,精确合成了聚[N-（3-丙烯酰氧丙基）吡咯烷酮] （PNAPP）、聚[N-（3-甲基丙烯酰氧丙基）吡咯烷酮] （PNMPP）、聚[N-（2-丙烯酰氧已基）吡咯烷酮] （PNMEP）。反应动力学研究结果表明,聚合过程快速可控。凝胶渗透色谱（GPC）和核磁共振（1H NMR）研究结果表明,聚合物具有精确的分子结构、准确的分子量以及窄的分子量分布。激光光散射仪和变温1H NMR研究结果表明,PNAPP（聚合度DP=104）的浊点比PNMEP（DP=96）的浊点高1.5 oC。骨架链上有甲基的PNMPP（DP=100）的浊点比没有甲基的PNAPP（DP=104）的浊点低37 oC。这种现象与聚[N-异丙基丙烯酰胺] （PNIPAM）和聚[N-异丙基甲基丙烯酰胺] （PIPMA）的浊点变化趋势截然相反。该类吡咯烷酮衍生水溶性聚合物还具有PNIPAM所不具有的显著的溶剂同位素效应,如PNMEP（DP=237）在重水中的浊点比在普通水溶液中的浊点低8.5 oC。增加高分子的链长或提高聚合物疏水性,都可抑制其溶剂同位素效应。该类吡咯烷酮衍生水溶性聚合物符合胶感离子序列。与PNIPAM及其衍生物相比较,该类吡咯烷酮衍生水溶性聚合物对无机盐更加敏感。Na2CO3显著的降低其水溶液浊点,NaI却使其浊点升高,甚至是在95 oC聚合物样品仍然完全溶于水。溶剂同位素效应在Na2CO3和NaCl溶液中与无盐溶液的相同。升高PNMEP溶液的温度,聚合物首先形成稳定的不规则水合胶团。继续升高温度到浊点后,聚合物开始去水合化并发生相分离。浊点温度时的聚合物是完全水合化的。在NaCl水溶液中,PNMEP的去水合化过程是分步进行的,首先是非极性的骨架链去水合化,接着是疏水隔离基团,最后是水溶性的吡咯烷酮基团。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 水溶性热响应智能高分子  8-9
  1.2 分子结构对水溶性热响应智能高分子的热响应行为的影响  9-13
    1.2.1 丙烯酰胺类水溶性高分子的热响应行为  9-11
    1.2.2 聚氧乙烯(PEO)类水溶性高分子的热响应行为  11-12
    1.2.3 聚乙烯基己内酰胺(PVCL)类水溶性高分子的热响应行为  12-13
  1.3 吡咯烷酮衍生的水溶性高分子的热响应行为  13-14
  1.4 本论文的目的、意义和研究内容  14-15
第2章 单体的合成与表征及其可见光活化室温RAFT 聚合  15-24
  2.1 引言  15
  2.2 实验部分  15-18
    2.2.1 试剂与材料  15-16
    2.2.2 N-羟丙基吡咯烷酮的合成  16
    2.2.3 N-(3-丙烯酰氧丙基)吡咯烷酮(NAPP)的合成  16-17
    2.2.4 链转移剂的合成  17
    2.2.5 N-(3-丙烯酰氧丙基)吡咯烷酮的可见光活化室温RAFT 聚合  17
    2.2.6 表征与测试  17-18
  2.3 结果与讨论  18-23
    2.3.1 N-羟丙基吡咯烷酮的合成与表征  18-19
    2.3.2 N-(3-丙烯酰氧丙基)吡咯烷酮(NAPP)的合成与表征  19
    2.3.3 N-(3-甲基丙烯酰氧丙基)吡咯烷酮(NMPP)的合成与表征  19-20
    2.3.4 NAPP 单体可见光活化室温RAFT 聚合的反应动力学研究  20-21
    2.3.5 NAPP 单体可见光活化室温RAFT 聚合反应的可控性研究  21
    2.3.6 PNAPP、PNMPP、PNMEP 聚合物的表征  21-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章 吡咯烷酮衍生聚合物热响应行为的分子结构依赖性  24-29
  3.1 引言  24-25
  3.2 实验部分  25
    3.2.1 聚合物的合成  25
    3.2.2 聚合物水溶液的配制  25
    3.2.3 表征与测试  25
  3.3 结果与讨论  25-28
    3.3.1 聚合物的合成与表征  25-26
    3.3.2 分子结构对聚合物水溶液相转变行为的影响  26-27
    3.3.3 分子量对聚合物水溶液相转变行为的影响  27-28
  3.4 本章小结  28-29
第4章 吡咯烷酮衍生聚合物热响应行为的溶剂同位素效应  29-35
  4.1 引言  29
  4.2 实验部分  29-30
    4.2.1 试剂与原料  29
    4.2.2 聚合物水溶液的配制  29-30
    4.2.3 表征和测试  30
  4.3 结果与讨论  30-34
    4.3.1 混合溶剂中D_2O 的摩尔分数对相转变行为的影响  30-31
    4.3.2 重水中PNMEP 浊点前后的聚集行为考察  31-32
    4.3.3 分子量对溶剂同位素的影响及其去水合化过程的研究  32-33
    4.3.4 PNMPP 溶剂同位素效应  33-34
  4.4 本章小结  34-35
第5章 吡咯烷酮衍生聚合物热响应行为的盐效应  35-42
  5.1 引言  35-36
  5.2 实验部分  36-37
    5.2.1 试剂与原料  36
    5.2.2 PNMEP 聚合物水溶液的配制  36-37
    5.2.3 表征和测试  37
  5.3 结果与讨论  37-41
    5.3.1 碳酸钠对PNMEP 聚合物水溶液浊点的影响  37-38
    5.3.2 氯化钠对PNMEP 聚合物水溶液浊点的影响  38
    5.3.3 碘化钠对PNMEP 聚合物水溶液浊点的影响  38-39
    5.3.4 阴离子对水溶液中PNMEP 的化学微环境的影响  39-40
    5.3.5 PNMEP 聚合物去水合化的盐效应  40-41
  5.4 本章小结  41-42
总结  42-43
参考文献  43-47
致谢  47-48
攻读硕士期间的公开发表的论文  48

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的化学性质
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