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两亲性PPV衍生物的合成及其在空气/水界面上的超分子组装

作　者: 梅鸿飞
导　师: 吴仲岿
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料学
关键词: 两亲性共轭聚合物聚对苯乙撑(PPV) 自组装 Langmuir膜 LB膜
分类号: O641.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

共轭聚合物的长程共轭大π键使其具有普通高分子所不具备的光、电特性,在光电器件领域具有很广泛的应用前景。因此,研究共轭聚合物的结构和功能,在社会生产和理论研究方面都具有重要的意义。近几十年来,世界上对该领域的研究异常活跃。目前的光、电器件中的活性层主要是通过旋涂法或者喷涂法来制造的,这些方法虽能制得较均匀的光电活性层,但高分子链仍处于一种无序的聚集状态,无法在分子水平上提供探索聚集态与共轭聚合物光电性能之间关系的有效途径。Langmuir-Blodgett (LB)技术由于具有操作简单,制作成本低廉,能在纳微米级别上控制分子的有序排列,可以根据需求控制化合物薄膜的厚度等优点。成为研究共轭聚合物超分子自组装及聚集态与其光电性能之问的有效手段。本文合成出了侧链含有长链烷氧基及偶氮基团的两亲性聚对苯乙撑(PPV)类衍生物,并将其铺展到空气/水界面上对其单分子膜行为进行了相关研究,利用LB技术在空气/水界面上对其进行分子自组装。并通过一系列方法和手段研究了其在固体基片上的聚集态。主要结论如下：(1)用wittig法及Gilch法合成出了两种侧链含有烷氧基修饰及偶氮基团的PPV类衍生物。红外光谱和核磁光谱证明了该产物是目的产物。热重分析结果表明合成的这几种聚合物具有较高的热分解温度,热稳定性良好。(2)将三种PPV衍生物铺展到空气/水界面上,形成了稳定的单分子膜,π-A等温线发现三种聚合物均随表面压的升高呈现出很好的相态转变。膜稳性实验表明,随着目标压力的升高,单分子膜的稳定性越差。弛豫实验发现聚合物能在LB膜上紧密的π-π堆积,同时还发现MHPPV-alt-PPV在空气/水界面上的二维状态下仍然具备很强的粘弹性。(3)通过LB技术,成功的将单分子膜转移到固体基片表面,紫外、荧光光谱等表征结果显示在制备多层LB膜过程中,分子的排列、取向并没有随层数的增加而发生变化。同时还发现了,在LB膜中,MHPPV-alt-PPV和C16PPV-alt-C12PPV分别以H和J聚集体的形式聚集。说明了LB技术能在分子级别上控制聚合物的聚集态。(4)对带有偶氮基团的PPV类衍生物的光敏性及聚合物的导电性进行了探索性研究,为今后的工作奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章前言  9-22
  1.1 聚对苯乙撑(PPV)及其衍生物的合成和性能  10-14
    1.1.1 强碱诱导脱卤化氢缩合法(Gilch法)  10-11
    1.1.2 Wessling合成法  11
    1.1.3 锍盐前驱合成法  11-12
    1.1.4 电化学聚合法  12
    1.1.5 wittig合成法  12-13
    1.1.6 Heck偶联反应  13-14
  1.2 单分子膜及Langmuir-Blodgett(LB)膜的发展历史  14-20
    1.2.1 Langmuir膜  15-17
    1.2.2 Langmuir-Blodgett(LB)膜  17-20
  1.3 本文研究思路  20-22
第2章两亲性聚对苯乙撑衍生物的合成及表征  22-37
  2.1 实验部分  22-24
    2.1.1 实验药品及仪器  22-23
    2.1.2 测试与表征  23-24
  2.2 两亲性聚对苯乙撑的的合成  24-30
    2.2.1 合成路线图  24-25
    2.2.2 MHPPV-alt-PPV的合成  25-27
    2.2.3 C16PPV-alt-C12PPV的合成  27-28
    2.2.4 AZO-PPV的合成  28-30
  2.3 结果与讨论  30-36
    2.3.1 红外光谱分析  30-32
    2.3.2 ~1HMNR核磁分析  32-34
    2.3.3 聚合物的热重分析  34-36
  2.4 本章小结  36-37
第3章两亲性聚对苯乙撑在空气/水界面上单分子膜行为的研究  37-46
  3.1 实验部分  37-38
    3.1.1 实验药品及仪器  37
    3.1.2 实验过程  37-38
  3.2 结果与讨论  38-45
    3.2.1 两亲性PPV类衍生物的π-A等温线  38-39
    3.2.2 两亲性PPV衍生物的压缩/扩张循环等温线  39-42
    3.2.3 聚合物的单分子膜稳定性  42-45
  3.3 本章小结  45-46
第4章两亲性聚对苯乙撑LB膜的结构和性质研究  46-56
  4.1 实验部分  46-47
    4.1.1 化学试剂  46
    4.1.2 固体基片的处理方法  46
    4.1.3 LB膜的制备  46-47
    4.1.4 LB膜光谱的表征  47
  4.2 结果与讨论  47-53
    4.2.1 PPV类衍生物的LB膜的红外光谱研究  47-48
    4.2.2 MHPPV-alt-PPV溶液及LB膜的紫外及荧光光谱的研究  48-51
    4.2.3 C16PPV-alt-C12PPV溶液及LB膜的紫外及荧光光谱的研究  51-53
  4.3 AZOPPV的光敏性及MHPPV-alt-PPV导电性初探  53-55
  4.4 本章小结  55-56
第5章结论  56-57
参考文献  57-62
附录:硕士期间发表文章  62-63
致谢  63

两亲性PPV衍生物的合成及其在空气/水界面上的超分子组装

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