側鏈結構對聚合物以及嵌段共聚物有序組裝行為的影響

《側鏈結構對聚合物以及嵌段共聚物有序組裝行為的影響》是依託蘇州大學，由陳小芳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：側鏈結構對聚合物以及嵌段共聚物有序組裝行為的影響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳小芳
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

天然材料多通過複雜而精緻的分級有序組裝結構來實現功能性的精確表達，與之相比,人工合成材料在複雜有序組裝體系構築和功能表達方面還存在很大差距。主側鏈型化學結構是聚合物體系常見的一種分子鏈構建方式，在本項目中我們將著重考察側鏈結構對聚合物和嵌段共聚物多級有序組裝結構的影響。從側基的分子設計入手，通過設計側基液晶基元從直棒形到樹枝形的變化以及側基尾鏈化學組成的變化，引入多組分的不相容性，結合多種物理研究手段系統研究所合成的聚合物組裝結構的形成、受挫、共存、轉變等過程，揭示出組裝過程中聚合物主側鏈之間的相互作用內在機制，並在此基礎上合成梳形嵌段共聚物，研究側鏈結構對嵌段共聚物微相分離結構的影響，利用側鏈結構的多親性，在嵌段共聚物體系中引入不同尺度的有序結構，研究其多層次分級有序組裝行為，並探索其在本體以及薄膜狀態下的功能性。

結題摘要

向自然界學習，如何在合成材料里實現多級有序組裝結構，並進行調控以及功能性體現，從分子層次上理清結構與性能之間的關係，是很多領域科學家們致力解決的基本科學問題。該項目從主側鏈型聚合物這個高分子科學領域重要的拓撲結構入手，通過一系列分子設計，合成了以聚降冰片烯為主鏈，烷基取代聯苯、烷基取代氰基二苯乙烯為液晶基元為側鏈構築單元的聚合物。側鏈結構以中心苯環為核心，將液晶基元接入苯環的不同取代位置，得到側鏈結構精確控制的9大類聯苯聚合物體系以及6種氰基二苯乙烯體系聚合物，詳細研究了主側鏈間柔性間隔基長度，烷基尾鏈長度，取代基位置、數量對聚合物液晶性能的影響，發現了雙液晶取代聚合物體系具有特殊的超分子組裝功能，根據取代基位置不同，可得到不同對稱性的二維有序組裝結構，該組裝結構源於鄰位取代的兩個液晶基元無法完全平行排列，導致層狀相結構的受挫，產生周期大於10 nm的波動。通過共聚合方法，可對這類二維有序組裝結構進行進一步的調控。這類特殊組裝結構的出現有助於我們深入了解高分子體系液晶態的形成。氰基二苯乙烯為液晶基元的聚合物體系隨著柔性烷基尾鏈數量和位置的不同，出現了層狀相和六方柱狀相結構等液晶相態，該類聚合物在不同波長的紫外燈下能夠發生可逆轉變。在非共價鍵構築的側鏈聚合物體系，系統研究了氰基二苯乙烯結構的光致異構化引起的聚合物有序組裝結構以及螢光顏色的可逆變化，並在嵌段共聚物薄膜表面構築了多尺度有序結構互相匹配的複雜圖案。