线形-树状体杂化嵌段共聚物的分子设计、超分子组装及应用

线形-树状体杂化嵌段共聚物是由树枝状高分子嵌段(D)与线形高分子链(L)通过化学键连接而成的一类特殊拓扑结构的共聚物。本文综述了LD两嵌段和DLD三嵌段杂化共聚物的分子设计合成、超分子组装及应用方面近年来的最新研究进展。

聚氧乙烯球晶上彩色环状条纹的形成

用自然白光代替偏振光在显微镜下观察聚氧乙烯球晶的生长过程,可以更清晰地看到彩色环形条纹的形成.当成长中的二维球晶相互碰撞后,被挤出的熔体改变球晶的原有结晶方向,流向饼形球晶中央而在其表面上逆向结晶,由于被挤出的熔体数量有限,晶层的厚度逐渐减小,在盖玻片下方形成一个盘状的楔形真空间隙.此间隙导致彩色环状干涉条纹的形成.实验用肉眼直接观察到二维球晶在生长过程中结晶方式的变化,为二次结晶理论的发展提供了实验依据.

氢键缔合主链超分子液晶聚合物:间隔基及扩展介晶元长度的影响研究

采用慢挥发溶剂组装方法制备了一系列羧酸/吡啶氢键缔合的主链型超分子复合物,并采用FTIR,DSC以及偏光显微镜等对其相转变与热致液晶相行为进行了比较研究.研究表明,分别具有较短的6或10个亚甲基的烷烃间隔基的双苯甲酸衍生物4',4''-二羧酸-1,6-二酚氧基己烷(C6-2COOH)和4',4''-二羧酸-1,10-二酚氧基癸烷(C10-2COOH)的系列复合物具有较高的熔点和清亮点,一般都只出现结晶近晶相和多晶型转变现象.而具有柔顺性较好的四甘醇醚链间隔基的4,4'-二羧酸-α,ω-二酚氧基四甘醇醚(C8O4-2COOH)得到的系列复合物均在降温过程生成单致的流体近晶SA和/或向列N液晶相.可见,间隔基增长,相转变温度降低,最终导致真正的流体液晶相的产生.另一方面,对于从同一种二元羧酸得到的组装体系,从4,4'-联吡啶(4,4'-BPy)、4,4'-联吡啶乙烯撑(4,4'-BPyE)到对苯二酚二异烟酸酯(p-PhBPy),由于双键或酯基的引入,可变形性和极性增大,刚性依次减弱,尽管中心核部分持续长度增大,所得复合物的各向同性化温度降低,形成流体液晶相的趋势增强,液晶有序性降低,流动性增加.指出了早期文献报道的一些不一致甚至矛盾的结果.通过不同系列的对比研究,得出的一些规律性对氢键组装尤其对羧基/吡啶氢键缔合超分子体系设计与构筑具有一定指导意义.

聚N-异丙基丙烯酰胺在十二烷基硫酸钠水溶液中的线团-球体转变

高分子链在溶液中,当溶剂由良变劣时,将发生线团-球体转变,而同时由于链间聚集造成的相分离,使得很难真正观察到热力学意义上稳定的高分子单链紧缩球体。表面活性剂的加入有助于阻止高分子链间发生聚集,在不同的外部条件下,表面活性剂同高分子链将形成形态迥异且又复杂有趣的复合结构。本文主要讨论了聚N-异丙基丙烯酰胺在十二烷基硫酸钠水溶液体系中的线团-球体转变行为,以及聚N-异丙基丙烯酰胺与十二烷基硫酸钠分子间的相互作用及结构模型。

基于脲基氢键组装的功能超分子凝胶

有机小分子化合物在分子间氢键、π-π堆积、亲疏水作用、范德华力等非共价键弱相互作用力驱动下,自组装形成三维网络结构的物理凝胶称为超分子凝胶。含有脲基的凝胶因子由于其强氢键缔合能力以及与阴离子、金属离子、卤素化合物等作用的可调变多样性,成为组装超分子凝胶中特别有效的氢键组装单元。本文分别从单脲基、双脲基和多脲基的凝胶因子分类综述了基于脲基氢键组装的功能超分子凝胶的研究工作,特别是近几年来的重要进展。对一些成功例子,从分子设计及成胶操作条件控制等方面的精细调谐如何解决聚集-溶解这对主要矛盾,从而实现溶胶-凝胶的转化及其可能的应用前景进行了评述。本文展望了该领域的发展方向与趋势,指出超分子凝胶研究经过多年的快速发展,深化对其蕴含机制以及动力学过程的认识与调控以实现具有多种刺激响应、多重信号输出的多组分复合功能凝胶体系的加工制备是发展趋势与必然要求,展现出广泛的应用前景也极富挑战性。

树枝状大分子液晶的分子设计及其自组织超结构

树枝状大分子或树枝体由于其完美的拓扑结构和周边表面大量反应性的端基,成为一类理想的可用于构筑结构新颖的大分子液晶材料的预组织骨架结构。本文按树枝状大分子骨架的化学结构分类,对侧链型树枝状大分子液晶的设计合成、液晶相行为及其自组织超结构的最新研究进展进行总结和评述,重点介绍了聚酰胺-胺、聚丙烯亚胺、聚碳硅烷、聚醚以及聚酯树枝状大分子液晶体系。近些年对树枝状大分子液晶的系统研究发现了许多新颖液晶介晶相,极大地丰富了热致液晶相态的内涵,拓展了液晶研究范畴。研究表明通过合理的分子设计,通过对介晶基元、树枝体的化学结构及其代数的选择与调控,可以实现丰富多样的液晶介晶相乃至多级有序的自组织超结构。

聚紫精-脂肪酸盐表面活性剂复合物的组装合成及相行为研究

通过Menshutkin反应合成聚(对亚二甲苯基-4,4'-联吡啶二溴)(PXV)半刚性链聚紫精,采用等量混合法将聚紫精与系列不同碳链长度的阴离子表面活性剂脂肪酸钠Cn-1COONa(n=10,12,14,16,18)组装制备聚电解质-表面活性剂(PXV-Cn)复合物,运用DSC,TGA,XRD,FTIR等表征手段初步考察复合物的超分子结构及相行为.基于FTIR谱学分析特征、小角与广角变温XRD数据以及DSC热分析焓变的定量计算结果,表明半刚性主链聚紫精和脂肪酸盐极性头基组成的极性层与侧链烷烃非极性层交替排列形成层状超分子结构,其中烷烃链靠近极性端约8个亚甲基处于无定型态,其余碳链则形成结晶相.最短的PXV-C10形成少量规整度较低的三斜晶βT,n≥16以上的长碳链复合物则以六方相αH为主,其它中等长度侧链脂肪酸盐复合物则为多种结晶形式共存.随着碳链长度n的增加,侧链结晶熔点Tm升高,n≥16的长碳链复合物表现出随温度变化的可逆结晶相态变化.且这类聚紫精-表面活性剂复合物表现出高于200℃的热稳定性.