树形高分子结构及其结构演变

The synchrotron radiation X-ray absorption fine structure (XAFS) and X-ray scattering technologies would be used to investigate the structures of the measured samples containing dendrimers. The new methods to investigate the density structures and assembly structures in solutions of dendrimers will be established with XAFS, X-ray scattering, AFM and TEM et. al. to measure the multi-scale structures including microstructure, mesostructure and macrostructure of dendrimer system. The dendritic structure, the kinetics of the formation of the structure and the capacity of the obtained structures will be investigated. The interaction between the inorganic compounds and dendrimers will be measured to find the key elements that affect the final structure and the structure formation kinetics of dendrimer/inorganic systems. The dendrimers are HPEI-PG(xG)(x＞1)、HPEI-IBAm and HPAMAM-IBAm. The inorganic compounds are chlorauric acid, cadmium acetate and rare earth compounds. We wish to control the structures of the measured samples, therefore to prepare nanomaterials based dendrimers with designed structure and propertied.

通过同步辐射X射线吸收、小角散射、原子力显微镜、透射电子显微镜等手段建立研究树形高分子凝聚态结构和溶液中组装结构的微观、介观和宏观检测分析方法；观测不同代数的树形高分子在不同溶剂中的结构形成动力学和树形高分子对无机化合物的包裹能力；研究氯金酸、乙酸镉、稀土化合物与HPEI-PG(xG)(x＞1)、HPEI-IBAm和HPAMAM-IBAm等树形高分子作用以后树形高分子的结构以及树形高分子／无机物体系的组装结构和组装动力学；分析树形高分子与无机化合物作用后影响组装结构和组装动力学的因素；揭示无机化合物作用下树形高分子的聚集态结构、组装结构和结构形成动力学规律；实现在无机化合物和溶剂与高分子作用对树形高分子形态结构的调控；探索利用树形高分子结构和组装结构特点制备功能纳米材料，为功能高分子材料设计、制备提供有价值的指导。

在20世纪40年代，Flory通过理论计算预测了支化高分子的存在，直到20世纪70年代才在实验室中合成了树枝状高分子并对其进行了表征，1983年Tomalia第一次用dendrimer/dendritic(树形/树枝状)命名合成的支化高分子，树枝状高分子包括超支化高分子(hyperbranched polymer)和树形高分子(dendrimer)。由于树枝状高分子中存在大量的末端基团和分子内部空腔等独特结构，使之具有良好的溶解性、较低的溶液及熔融黏度等特性，因此树枝状高分子在载药、催化、涂料等方面有重要的应用。除此之外，树枝状高分子在自组装、功能膜制备等方面也有广阔的应用前景和潜力。.我们通过超支化聚乙烯亚胺和枝化棕榈酸的酰胺化反应，制备了不同取代度的两亲性树枝状高分子(ADPs)。.测定了两亲性树枝状高分子的流体力学半径。实验发现，流体力学半径随着取代度的增加而增加，并在DA=51%附近出现一个拐点。随着取代度的增加，特性黏度逐渐减小。结合Fox-Flory公式，估算了ADPs的均方回转半径。均方回转半径与流体力学半径的比值在0.77左右，说明ADPs结构类似于球形胶束。.研究了ADPs的自组装行为。自组装过程分为两步并且这两步的松弛时间是不同的，第一步较快，第二步较慢。在临界胶束浓度时，由于小胶束的融合，胶束尺寸快速增加(第一步)；胶束间通过碰撞发生裂解与融合，使自组装过程达到平衡(第二步)。随着单体浓度的增加，胶束的尺寸增加，这导致当单体的浓度较大时，胶束的浓度反而较小。.研究了温度突变引发的两亲性树枝状高分子从单分子到胶束的自组装过程。根据散射光强及流体力学半径随时间的变化，分析了自组装的动力学过程。在第一步中，单分子快速聚集形成小胶束，随后小胶束融合形成大胶束。在第二步中，通过胶束的裂解与融合自组装过程达到平衡。单体的浓度对胶束的尺寸影响较小，并且随着浓度的增加第一步与第二步的松弛时间逐渐的减小。随着取代度的增加，胶束的尺寸逐渐减小，并且松弛时间逐渐减小。这说明随着取代度的增加，自组装过程的驱动力增加。