《松香基两亲性聚合物的制备及其相转变机理研究》

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课题来源与背景:松香是一种重要的可再生天然资源,由于其优异的环境友好特性,松香及其衍生物广泛地应用于颜料,清漆,油墨,纸张的成型;同时也应用于口香糖,牙科领域和化妆品行业中。松香基聚合物的合成成为国内外研究的热点。研究人员成功地制备了多种松香基功能聚合物并将其应用于医药、涂层材料、食品添加剂、化工催化、环境保护及吸附分离等各个领域。近年来,从分子水平研究聚合物链的构象转变的动态过程,进而通过改变外界条件实现聚合物构象的精确控制成为研究者关注的重点,因为聚合物的链构象极大程度上决定材料的最终结构与性能。由于对松香类等可再生聚合物的研究显著地落后于石油衍生聚合物,松香基高分子溶液或共混体系中链结构及构象,尤其是构象在相分离和相转变过程中的动态变化研究国内外尚无文献报道。因此,建立一种能从分子水平实时跟踪检测松香基聚合物链构象转变的分析方法已成为松香研究领域急待解决的问题。迄今为止,许多测试技术可用来研究聚合物分子链的构象转变,如差示扫描量热法,红外光谱法,核磁共振光谱法,激光光散射,小角X射线散射和小角中子散射。然而,这些方法在研究聚合物构象及转变方面仍存在一些不足有鉴于此,申请者提出利用共振散射法研究两亲性松香基聚合物的分子链构象,从分子水平揭示其链构象的转变机理,为其在医药等领域的开发利用提供理论基础。共振散射光谱方法基于表散射-吸收-再散射射而使散射强度增强,一旦物质的吸收与其散射相匹配就会导致共振增强和光谱新效应的产生。共振散射技术在分子聚集状态、生物分子的构象行为和分子设计等研究方面得到了广泛的应用。前期工作中,课题组利用间规聚苯乙烯(SPS)的共振散射光谱系统地研究了SPS分子链在溶胶-凝胶转变过程中的构象变化并计算得到了相关的动力学参数;同时实时跟踪了SPS分子链在冷结晶过程中的构象变化。结果表明共振散射光谱可作为一种高灵敏度的检测手段,能获得分子水平的构象信息。已有关于松香基聚合物合成及改性的报道。但对于松香基聚合物高分子链构象的研究尚未涉及,尤其涉及到多个应用领域的两亲性松香聚合物,因此不能从分子水平上揭示松香基聚合物中链的构象及构象结构与性能的构效关系。有鉴于此,该课题拟利用共振散射光谱研究两亲性松香基聚合物的大分子运动过程。这样,可以获得两亲性松香基聚合物分子水平的相关精细结构信息。研究目的与意义:该项目设计合成含有共轭生色团的线型两亲性松香基聚合物。以脱氢枞酸的羧酸根与带三个羟基的三羟甲基丙烷反应生成带两个羟基的单体,以该单体与二元酸进行缩合反应,以所得的两亲性松香基聚合物作为模型聚合物来开展该项目研究。尚没有研究人员研究松香基聚合物的构象转变,该项目利用共振散射方法系统研究两亲性松香基聚合物的构象转变过程,探讨松香基聚合物的组成、溶液浓度、体系环境等因素对共振散射光谱特征的影响,分析光谱产生机制,建立散射特性参数与分子链构象之间的关联性;并根据其关联性实时表征松香基聚合物链构象随外界条件的转变过程,测定松香基聚合物转变速率及活化能等参数,从而探讨其构象转变的机理。这些工作将为两亲性松香基聚合物的研究提供更多深层次的新信息,为实现结构的精确控制提供理论依据,为松香基聚合物的应用奠定理论基础。因此,该项目的实施具有重要的科学意义。主要论点与论据:引入steglich方法成功合成两亲性脱氢枞酸三羟甲基丙烷酯、马来松香单乙酯以及丙烯海松酸,并以合成的化合物作为单体成功制备了两亲性的脱氢枞基丁二酸聚酯,脱氢枞基丙二酸聚酯,马来松香聚乙二醇酯和马来松香聚乙二醇单甲醚酯等松香基线型聚合物。利用共振散射法与表面张力法,荧光发射光谱法对不同聚合物在溶液中的构象进行研究,包括临界胶束浓度的测定,变温条件下聚合物的相转变过程研究,并探讨了相转变机理。创见与创新:采用共振光散射法在线研究松香基聚合物相的动态过程,从分子水平探讨构象转变机理,预测材料使用的可靠性,对实现松香基功能材料的应用具有理论指导意义。这是创新之处。 社会经济效益,存在的问题:该项目为理论研究,研究松香基聚合物分子运动动态过程,为松香基聚合物在各领域的应用奠定理论基础。但也存在一定问题,在理论指导实际,解释应用中的问题上可能会受到其它因素的干扰。

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