新型分離膜材料的制備及其性能研究.doc

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1、嵌段共聚物以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在科研、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。本研究的主要目的合成聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯■聚苯乙烯嵌段共聚物(PDMAEMA-/.-PS),并對(duì)其微相分離行為和其表而浸潤(rùn)性對(duì)溫度、pH變化的響應(yīng)行為進(jìn)行研究，為進(jìn)一步制備聚合物分離膜、親水■疏水/親油?疏油可逆轉(zhuǎn)換表面以及浸潤(rùn)性梯度表面捉供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。本研究采用ATRP法合成PDMAEMA-Zj-PS嵌段共聚物，首先合成了不同分子量的大分子引發(fā)劑PDMAEMA-Br,再引發(fā)苯乙烯的聚合，制備了不同分子量、不同嵌段比例的PDMAEMAJ-PS,并對(duì)聚合物的合成條件和后處理方法進(jìn)

2、行了探索。對(duì)所合成的PDMAEMA-/J-PS的結(jié)構(gòu)和相關(guān)基本性質(zhì)進(jìn)行了表征，利用'H-NMR計(jì)算YPDMAEMA的體積分?jǐn)?shù)；通過TGA分析了嵌段共聚物的熱穩(wěn)定性，嵌段共聚物于260°C開始分解;通過DSC測(cè)得PDMAEMA和PS的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約為11°C和105°C。利用SAXS硏究了PDMAEMA"?PS的微相分離行為，樣品的SAXS曲線中顯示出一級(jí)峰，隨著嵌段共聚物分子量增大，其微相分離尺寸也逐漸增大。嵌段共聚物微相分離形態(tài)的具體結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步研究。研究了PDMAEMA■方?PS在空氣中對(duì)水、在水中對(duì)油的表面浸潤(rùn)性對(duì)溫度和pH的響應(yīng)。隨著

3、溫度升高和pH升高，PDMAEMA-/9-PS表面的親水性減弱、疏油性減弱，實(shí)現(xiàn)了表面親水性向疏水性的轉(zhuǎn)變，以及表面超疏油性向疏油性的轉(zhuǎn)變。比較了光滑表面和粗糙表面對(duì)水的浸潤(rùn)性，結(jié)果表明表而的粗糙化可以增強(qiáng)PDMAEMA-/9-PS表而浸潤(rùn)性對(duì)溫度的響應(yīng)性。關(guān)鍵詞：嵌段共聚物聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯聚苯乙烯微相分離表血浸潤(rùn)性摘要Abstract目錄1緒論1.1嵌段共聚物的研究進(jìn)展1」」嵌段共聚物的微相分離1.1.2嵌段共聚物的合成方法L1.3嵌段共聚物的應(yīng)用1.2聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯1.3表面浸潤(rùn)性的研究進(jìn)展131表面浸潤(rùn)性的基本概念1.3.

4、2超疏水表面1.33親水■疏水/親油■疏油可逆轉(zhuǎn)換表面1.3.4浸潤(rùn)性梯度表面1.4立題思路與主要硏究?jī)?nèi)容2PDMAEMA-^-PS的合成及其基本性質(zhì)的表征2」實(shí)驗(yàn)部分2.1.1試劑與儀器2.1.2大分子引發(fā)劑PDMAEMA-Br的合成2.1.3嵌段共聚物PDMAEMA■方?PS的合成(ATRP法)2.1.4嵌段共聚物PDMAEMA-/7-PS的合成(ARGETATRP法)2.1.5SAXS測(cè)試樣品的制備2.2結(jié)果與討論2.2.1大分子引發(fā)劑PDMAEMA-Br的合成2.2.2嵌段共聚物PDMAEMA"?PS的合成2.2.3PDMAEMA-Zj-

5、PS的,H-NMR>TGA和DSC分析2.2.4PDMAEMA-Zj-PS微相分離結(jié)構(gòu)的研究2.3小結(jié)3PDMAEMA"?PS表面浸潤(rùn)性的研究3.1實(shí)驗(yàn)部分3.1.1試劑與儀器3.1.2接觸角的測(cè)定3.2結(jié)果與討論321PDMAEMA-/）-PS在空氣中對(duì)水的接觸角（CA）3.2.2PDMAEMA-Zj-PS在水中對(duì)油的接觸角（OCA）3.3小結(jié)4結(jié)論1緒論1.1嵌段共聚物的研究進(jìn)展嵌段共聚物（blockcopolymer）是指由兩種或多種結(jié)構(gòu)單元各自組成的長(zhǎng)序歹U鏈段，通過鏈段間的共價(jià)鍵連接而形成的共聚物。其中，每個(gè)長(zhǎng)序列鏈段稱為一個(gè)嵌段。嵌段

6、共聚物具有不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)嵌段數(shù)目的不同，嵌段共聚物可分為兩嵌段共聚物、三嵌段共聚物和多嵌段共聚物。兩嵌段共聚物是最簡(jiǎn)單的嵌段共聚物，乂稱為AB型嵌段共聚物，A、B表示不同種類的重復(fù)單元。三嵌段共聚物有兩種類型，包括ABA型和ABC型嵌段共聚物。含有更多種類嵌段的嵌段共聚物稱為多嵌段共聚物。根據(jù)嵌段的不同連接方式，嵌段共聚物又可分為線型嵌段共聚物、星型嵌段共聚物、接枝型嵌段共聚物等等。圖1?1顯示了一些常見的嵌段共聚物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)⑴。AB§I洽窘二:沢..“J%:,-.廣rCA.B占???"????■??????邙T????????u敘:(a2

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8、；（2）嵌段共聚物中某一嵌段的體積分?jǐn)?shù)％（3）兩個(gè)嵌段之間的Florey-Huggins參數(shù)無，此參數(shù)表示兩嵌段間不相容的程度。N與z的