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),并對其微相分離行為和其表而浸潤性對溫度、pH變化的響應(yīng)行為進行研究，為進一步制備聚合物分離膜、親水■疏水/親油?疏油可逆轉(zhuǎn)換表面以及浸潤性梯度表面捉供實驗基礎(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,并對聚合物的合成條件和后處理方法進

2、行了探索。對所合成的PDMAEMA-/J-PS的結(jié)構(gòu)和相關(guān)基本性質(zhì)進行了表征，利用'H-NMR計算YPDMAEMA的體積分數(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)有待進一步研究。研究了PDMAEMA■方?PS在空氣中對水、在水中對油的表面浸潤性對溫度和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水的浸潤性，結(jié)果表明表而的粗糙化可以增強PDMAEMA-/9-PS表而浸潤性對溫度的響應(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性摘要Abstract目錄1緒論1.1嵌段共聚物的研究進展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表面浸潤性的研究進展131表面浸潤性的基本概念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浸潤性梯度表面1.4立題思路與主要硏究內(nèi)容2PDMAEMA-^-PS的合成及其基本性質(zhì)的表征2」實驗部分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表面浸潤性的研究3.1實驗部分3.1.1試劑與儀器3.1.2接觸角的測定3.2結(jié)果與討論321PDMAEMA-/）-PS在空氣中對水的接觸角（CA）3.2.2PDMAEMA-Zj-PS在水中對油的接觸角（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)單元各自組成的長序歹U鏈段，通過鏈段間的共價鍵連接而形成的共聚物。其中，每個長序列鏈段稱為一個嵌段。嵌段

6、共聚物具有不同的拓撲結(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撲結(jié)構(gòu)⑴。AB§I洽窘二:沢..“J%:,-.廣rCA.B占???"????■??????邙T????????u敘:(a2

7、b)2ABABAB(?AB?)”(AB?)”???■,????>A■7J....八■IVA

8、；（2）嵌段共聚物中某一嵌段的體積分數(shù)％（3）兩個嵌段之間的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