POSS基环氧星形聚合物及巨型表面活性剂的合成与表征

作     者：徐俊 

作者单位：苏州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：倪沛红;何金林

授予年度：2017年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070305[理学-高分子化学与物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

主      题：活性负离子聚合 多面体齐聚倍半硅氧烷 星形聚合物 点击化学 巨型表面活性剂 

摘      要：多面体齐聚倍半硅氧烷,简称POSS,可以用通式（RSiO1.5）n来表示,是一种纳米尺度上的笼状化合物。由于它具有刚硬的三维立体结构、丰富的表面化学、良好的耐热性和机械性能,已被广泛应用于制备有机/无机杂化材料。本文主要采取活性负离子聚合、开环聚合和点击化学反应,制得了基于POSS的环氧化星形聚合物和两亲性巨型表面活性剂。（一）负离子聚合制备环氧化八臂星形聚异戊二烯经过多年的发展与应用,高真空活性负离子聚合已被科研工作者广泛应用在复杂拓扑结构聚合物的设合成中。在本部分工作中,首先利用仲丁基锂引发异戊二烯进行高真空负离子聚合制备聚异戊二烯基锂（PI-Li）活性链,再与八烯基多面体齐聚倍半硅氧烷（OVPOSS）在环己烷中发生加成反应,一步法制得八臂星形聚合物。利用分级沉淀去除稍过量的线型聚异戊二烯以及低加成产物,即可得到纯的八臂星形聚异戊二烯（8PI-POSS）。最后,通过HCOOH/H202对8PI-POSS中的聚异戊二烯链进行部分氧化反应,获得环氧化八臂星形聚异戊二烯（8EPI-POSS）。利用核磁共振波谱（1H-,13C-NMR）、凝胶渗透色谱（GPC）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）对聚合物的化学结构、分子量及分子量分布进行表征,最后通过热失重分析（TGA）测试聚合物的热分解温度。（二）开环聚合与点击化学反应联用制备巨型表面活性剂巨型表面活性剂（Giant surfactants）是形状类似于小分子表面活性剂的一类特殊结构大分子,由亲水性头基和疏水性高分子尾链组成。在本部分工作中,首先对八乙烯基POSS分子中的双键进行部分氧化并水解生成羟基,通过柱层析法分离得到单羟基七乙烯基POSS（VPOSS-OH）;随后,以VPOSS-OH为功能性引发剂在辛酸亚锡催化下引发单体ε-己内酯发生开环聚合,制得七乙烯基POSS功能化聚己内酯（VPOSS-PCL）;最后,再利用VPOSS-PCL分别与2-巯基乙醇、3-巯基丙酸和半胱胺盐酸盐与发生thiol-ene点击化学反应,成功地将亲水性端基引入聚合物中,制得三种巨型表面活性剂7HO-POSS-PCL、7HOOC-POSS-PCL和7NH3C1-POSS-PCL。采用NMR、MALDI-TOF MS和GPC表征所合成聚合物的化学结构、分子量及分子量分布,通过TGA测试了聚合物的热分解温度。此外,通过TEM和DLS初步表征了巨型表面活性剂在水溶液中组装形成的纳米粒子形貌和粒径。