ABCBA型五嵌段三元共聚物的溶液和吸附行为研究

In this project, we will synthesize series of ABCBA-type pentablock terpolymers, namely PtBA-PNIPAm-PPO-PNIPAm-PtBA, PNIPAm-PtBA-PPO-PtBA-PNIPAm, PAA-PNIPAm-PPO-PNIPAm-PAA, PNIPAm-PAA-PPO-PAA-PNIPAm, P4VP-PNIPAm-PPO-PNIPAm-P4VP, and PNIPAm-P4VP-PPO-P4VP-PNIPAm. Combined techniques of micro-DSC, DLS & SLS, TEM, SAXS and QCM will be used to systematically investigate the chain conformation, solution behavior, phase behavior and adsorption behavior of these ABCBA pentablock terpolymers as well as their relationships with block length and sequence of block of the pentablock terpolymers, environmental pH and temperatures, etc. Methods of tuning the structures and properties of ABCBA-type pentablock terpolymers will be explored. The studies of this project might provide experimental bases and accumulation for the investigation of structure and property as well as their controls of multiblock copolymers with more complex chain architectures.

在本项目研究中，我们将合成三对六系列具有不同嵌段序列和不同嵌段长度的ABCBA型五嵌段三元共聚物,包括PtBA-PNIPAm-PPO-PNIPAm-PtBA和PNIPAm-PtBA-PPO-PtBA-PNIPAm、PAA-PNIPAm-PPO-PNIPAm-PAA和PNIPAm-PAA-PPO-PAA-PNIPAm、P4VP-PNIPAm-PPO-PNIPAm-P4VP和PNIPAm-P4VP-PPO-P4VP-PNIPAm，采用micro-DSC、DLS&SLS、TEM、SAXS和QCM等多种研究手段对所得ABCBA型五嵌段三元共聚物的链构象、溶液行为、相结构和吸附行为及其与嵌段长度、嵌段序列、环境pH和温度间的关系进行深入的研究，总结其影响规律和内在关系，探索调控ABCBA型五嵌段三元共聚物的结构与性能的方法，为更复杂多嵌段共聚物的结构与性能及其调控研究提供实验基础和积累。

本项目主要研究了环境响应性ABCBA型五嵌段三元共聚物的设计与合成、溶液和本体相行为，同时还研究了环境响应性微凝胶的制备、结构与性能。合成了含不同PNIPAM链段长度的两个系列聚N-异丙烯酰胺-聚丙烯酸叔丁酯-聚氧化丙烷-聚丙烯酸叔丁酯-聚N-异丙烯酰胺（PNIPAM-PtBA-PPO-PtBA-PNIPAM）五嵌段三元共聚物NxT25O36T25Nx和NxT90O36T90Nx，具有不同PtBA和PS链段长度的聚丙烯酸叔丁酯-b-聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯-b-聚苯乙烯-b-聚丙烯酸叔丁酯（PtBA-b-PS-b-PEO-b-PS-b-PtBA,TSOST）五嵌段三元共聚物，并通过对PtBA链段进行水解成聚丙烯酸（PAA）得到了系列具有不同PtBA水解度的五嵌段聚合物；初步建立了NxT90O36T90Nx五嵌段三元共聚物在水溶液中的胶束结构和形貌与PNIPAM嵌段长度x和溶液温度间的关系；发现TSOST五嵌段共聚物的微相结构与PtBA、PS和PEO链段的长度及其相对长度均有密切的关系，通过聚氧化乙烯体积分数的微小改变能使TSOST五嵌段共聚物的微相结构产生巨大变化，并首次在五嵌段共聚物中观察到六方穿孔层状相结构（HPL）的连续网络相结构；PtBA链段完全水解形成的AxS48O46S48Ax系列五嵌段共聚物，其胶束形貌取决于PAA链段长度，随着PAA链段的增加，胶束形貌由有序多孔膜结构的球形囊泡经双重长管状胶束向球形胶束或大复合囊泡转变，观察到了新的胶束形貌,即双重长管状胶束；获得了具有内部纳米分相结构的新型微凝胶、构建了系列对环境中痕量重金属离子响应的新型微凝胶，并提出了制备微凝胶的新交联方法。项目研究结果表明五嵌段三元共聚物的链构象、溶液和相行为能够通过嵌段序列、嵌段性能和嵌段长度进行有效调节，但是完全建立其影响规律仍需要长期的系统研究，目前取得的研究结果为多嵌段共聚物的溶液行为和微相结构的进一步深入研究打下了基础。本项目已在SCI收录的国内外学术刊物上发表文章30篇。