终极版-嵌段共聚物的自组装
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Self-assembling Of Block Copolymers 嵌段共聚物的自组装
Jiajing Zhang 201000111156
Forewords
将来，新材料设计的关键在于构建 高聚物模板，嵌段共聚物是一个很好的 选择。由2个或以上的高聚物通过化学键 相连形成的嵌段共聚物，可以自组装成 为纳米尺寸的分子聚集体。当代合成化 学的发展可以满足设计、合成嵌段高分 子共聚物的需求[1] 。
FigⅣ Reversibility of various morphological transitions for 1wt% of fractionated copolymer PS310-b-PAA52 solution. The arrows indicate directions of morphological changes on addition of water (1-4)or dioxane (58):(a)spheres at 9.1wt% water,(b)short rods upon 11.5wt%water,(c)long rods at 14wt% water,(d)vesica at 28wt%，,(e)bigger vesica at 40%,(f)back to smaller vesicles at 29wt%water by adding dioxaneto e,(g)back to long rods at 14wt%water by addition of dioxane to sample f,(h)back to short rods at 11.8wt% of water upon addition of dioxane to sample g,(i)back to shperes 9.5wt% water by adding dioxane to sample h[4].
Response Function
The response ofΒιβλιοθήκη BaidupH
上述结果表明： 即使已经稳定乳液，仍可通过改变体系的酸碱度 改变胶束表面的亲疏水性质，控制乳液发生相反转， 且这种反转可反复进行。 聚合物自组装胶束在稳定乳液时不仅具有 pH 敏 感性，还具有可多次重复的 pH 响应性。
[6] 张永威, 易成林, 江金强, 罗静, 晓亚. 大分子颗粒乳化剂研究进展[J]高分子通报, 2011, 12: 73-86.
[5] Shen H W, Zhang L F, Eisenberg A. J.Am.Chem.Soc.1999, 121: 2728- 2740.
[6] 张永威, 易成林, 江金强, 罗静, 晓亚. 大分子颗粒乳化剂研究进展[J]高分子通报, 2011, 12: 73-86. [7] Conghui Yuan, Weiang Luo, Lina Zhong. Gold@Polymer Nanostructures with Tunable Permeability Shells for Selective Catalysis. Angewandte Chemie International Edition, 2 011, 50: 3515-3519.
[2] LaRue I, Adam M, Sheiko S, et al. Macromolecules, 2004, 37: 5002-5005.
Response Function
The response of temperature
WHY[3]？
重复温度变化试验，透光率随之可逆改变说明胶束形貌 发生可逆改变。温度低于LCST（低临界溶解温度），异丙基 丙烯酰胺链段具有温敏性，温度升高，疏水性增强，引起氢 键断裂，亲水疏水平衡会移动从而导致形貌的可逆改变。
发表在Nature Materials（影响因子32）。
[1] Anne-Valerie Ruzette, Leibler, Ludwik. Nature Materials, 2005, (4)1: 19-31.
Contents
Brief Introduction Response Function
Response Function
The response of solvent composition
WHY[5]？ 随着水量增加，聚集体形貌改变的过程是可逆的。 当溶剂组分变得不利于成核链段的溶解时，核体积增 大，核内链段伸展，因此聚集体从球状变成棒状再变 成囊泡状。
[4] Shen H W, EisenbergA. J. Phys. Chem.B, 1999, 103: 9473-9487. [5] Shen H W, Zhang L F, Eisenberg A. J.Am.Chem.Soc.1999, 121: 2728- 2740.
[7] Conghui Yuan, Weiang Luo, Lina Zhong. Gold@Polymer Nanostructures with Tunable Permeability Shells for Selective Catalysis. Angewandte Chemie International Edition, 2011, 50: 3515-3519.
Response Function
双亲嵌段共聚物在选择性溶剂中的聚集过程和胶束 形貌结构还受到多种因素的影响，包括：
溶剂种类 酸碱物质
共聚物浓度
共聚物嵌段长度等。
Frontier Dynamic
纳米微反应器
将金纳米粒子包埋于介孔聚苯乙烯-丙烯酸纳米微球之中，球内外可进 行物质和能量的交换，也可对进出介孔壳的分子进行筛选，赋予金纳米粒 子以选择性催化性能。 该核-壳结构纳米复合材料可催化硝基苯（油溶性）还原为苯胺，却无 法催化对硝基苯酚（水溶性）还原。“由外到内”法可为功能性纳米复合 材料的合成提供新思路，核壳结构纳米复合材料将有望在选择性催化领域 的应用取得新突破。
欢迎您的批评指正~ THANK FOR YOUR ATTENTION .
Jiajing Zhang 201000111156
Response Function
The response of pH
PS310-b-PAA52为： 聚苯乙烯-聚丙烯酸
FigⅤ (up)Block copolymer stability the equivalent volume of toluene and water emulsion of acid-base circulation;(down-left)emulsion layer conductivity changing with cycle number;(down-left)average droplet size along with the change of cycles.
Frontier Dynamic
Brief Introduction
surfactant block copolymer
C5H6 COOH -----(CH2-CH)50~100-(CH2-CH)50~100---The bigger molecular structure of surfactant is block copolymer.
Response Function
The response of temperature
PDMA-b-PNIPAM为： 聚二甲基丙烯酰胺-聚异丙基丙烯酰 胺
FigⅢ Change in the transmittance of PDMA-b-PNIPAM ploymer solution by repeated thermal cycling[2].
参考文献
[1] Anne-Valerie Ruzette, Leibler, Ludwik. Nature Materials, 2005, (4)1: 19-31. [2] LaRue I, Adam M, Sheiko S, et al. Macromolecules, 2004, 37: 5002-5005. [3] LaRue I, Adam M, Sheiko S, et al. Macromolecules, 2006, 39: 309-314. [4] Shen H W, EisenbergA. J. Phys. Chem.B, 1999, 103: 9473-9487.
[3] LaRue I, Adam M, Sheiko S, et al. Macromolecules, 2006, 39: 309-314.
Response Function
The response of solvent composition
PS310-b-PAA52为： 聚苯乙烯-聚丙烯酸
H(CH2-CH2)5~20-COOH
-
-
Brief Introduction
hydrophilic structure;
oleophylic structure
FigⅠ Three kinds of structure of the copolymer.
Brief Introduction
分子自组装： 分子自组装是指分子间通过非共价键相互作用自发组合 形成的一类结构明确、稳定，同时具有某种特定功能或性能 的分子聚集体或超分子结构。 嵌段共聚物的自组装： 在选择性溶剂中，组成嵌段共聚物的亲水、疏水两组分 链段间存在相互作用及溶解性差异，嵌段共聚物在特定条件 下会自发进行有序排列，这个过程叫做嵌段共聚物的自组装。
Frontier Dynamic
中国科学院兰州化学物理研究所先进润滑与防护材料研发中心
PS-P4VP：聚苯乙烯-聚4-乙烯基吡啶 POAA：聚酰胺酸
AB/C型嵌段共聚物/均聚物混合体系自组装结构是通过高温热处理得到 的。但一般嵌段聚合物/均聚物共混物都是热不稳定，高温会交联或固化而 影响自组装。 新型溶剂处理法，均聚物（聚酰胺酸）分子链与共聚物（聚4-乙烯基 吡啶）嵌段之间具有强氢键相互作用。利用溶剂和共聚物链段不同的非化 学键作用，改变处理时蒸气组成，利用不同键合力进行材料结构的有序排 列。
Jiajing Zhang 201000111156
Forewords
将来，新材料设计的关键在于构建 高聚物模板，嵌段共聚物是一个很好的 选择。由2个或以上的高聚物通过化学键 相连形成的嵌段共聚物，可以自组装成 为纳米尺寸的分子聚集体。当代合成化 学的发展可以满足设计、合成嵌段高分 子共聚物的需求[1] 。
FigⅣ Reversibility of various morphological transitions for 1wt% of fractionated copolymer PS310-b-PAA52 solution. The arrows indicate directions of morphological changes on addition of water (1-4)or dioxane (58):(a)spheres at 9.1wt% water,(b)short rods upon 11.5wt%water,(c)long rods at 14wt% water,(d)vesica at 28wt%，,(e)bigger vesica at 40%,(f)back to smaller vesicles at 29wt%water by adding dioxaneto e,(g)back to long rods at 14wt%water by addition of dioxane to sample f,(h)back to short rods at 11.8wt% of water upon addition of dioxane to sample g,(i)back to shperes 9.5wt% water by adding dioxane to sample h[4].
Response Function
The response ofΒιβλιοθήκη BaidupH
上述结果表明： 即使已经稳定乳液，仍可通过改变体系的酸碱度 改变胶束表面的亲疏水性质，控制乳液发生相反转， 且这种反转可反复进行。 聚合物自组装胶束在稳定乳液时不仅具有 pH 敏 感性，还具有可多次重复的 pH 响应性。
[6] 张永威, 易成林, 江金强, 罗静, 晓亚. 大分子颗粒乳化剂研究进展[J]高分子通报, 2011, 12: 73-86.
[5] Shen H W, Zhang L F, Eisenberg A. J.Am.Chem.Soc.1999, 121: 2728- 2740.
[6] 张永威, 易成林, 江金强, 罗静, 晓亚. 大分子颗粒乳化剂研究进展[J]高分子通报, 2011, 12: 73-86. [7] Conghui Yuan, Weiang Luo, Lina Zhong. Gold@Polymer Nanostructures with Tunable Permeability Shells for Selective Catalysis. Angewandte Chemie International Edition, 2 011, 50: 3515-3519.
[2] LaRue I, Adam M, Sheiko S, et al. Macromolecules, 2004, 37: 5002-5005.
Response Function
The response of temperature
WHY[3]？
重复温度变化试验，透光率随之可逆改变说明胶束形貌 发生可逆改变。温度低于LCST（低临界溶解温度），异丙基 丙烯酰胺链段具有温敏性，温度升高，疏水性增强，引起氢 键断裂，亲水疏水平衡会移动从而导致形貌的可逆改变。
发表在Nature Materials（影响因子32）。
[1] Anne-Valerie Ruzette, Leibler, Ludwik. Nature Materials, 2005, (4)1: 19-31.
Contents
Brief Introduction Response Function
Response Function
The response of solvent composition
WHY[5]？ 随着水量增加，聚集体形貌改变的过程是可逆的。 当溶剂组分变得不利于成核链段的溶解时，核体积增 大，核内链段伸展，因此聚集体从球状变成棒状再变 成囊泡状。
[4] Shen H W, EisenbergA. J. Phys. Chem.B, 1999, 103: 9473-9487. [5] Shen H W, Zhang L F, Eisenberg A. J.Am.Chem.Soc.1999, 121: 2728- 2740.
[7] Conghui Yuan, Weiang Luo, Lina Zhong. Gold@Polymer Nanostructures with Tunable Permeability Shells for Selective Catalysis. Angewandte Chemie International Edition, 2011, 50: 3515-3519.
Response Function
双亲嵌段共聚物在选择性溶剂中的聚集过程和胶束 形貌结构还受到多种因素的影响，包括：
溶剂种类 酸碱物质
共聚物浓度
共聚物嵌段长度等。
Frontier Dynamic
纳米微反应器
将金纳米粒子包埋于介孔聚苯乙烯-丙烯酸纳米微球之中，球内外可进 行物质和能量的交换，也可对进出介孔壳的分子进行筛选，赋予金纳米粒 子以选择性催化性能。 该核-壳结构纳米复合材料可催化硝基苯（油溶性）还原为苯胺，却无 法催化对硝基苯酚（水溶性）还原。“由外到内”法可为功能性纳米复合 材料的合成提供新思路，核壳结构纳米复合材料将有望在选择性催化领域 的应用取得新突破。
欢迎您的批评指正~ THANK FOR YOUR ATTENTION .
Jiajing Zhang 201000111156
Response Function
The response of pH
PS310-b-PAA52为： 聚苯乙烯-聚丙烯酸
FigⅤ (up)Block copolymer stability the equivalent volume of toluene and water emulsion of acid-base circulation;(down-left)emulsion layer conductivity changing with cycle number;(down-left)average droplet size along with the change of cycles.
Frontier Dynamic
Brief Introduction
surfactant block copolymer
C5H6 COOH -----(CH2-CH)50~100-(CH2-CH)50~100---The bigger molecular structure of surfactant is block copolymer.
Response Function
The response of temperature
PDMA-b-PNIPAM为： 聚二甲基丙烯酰胺-聚异丙基丙烯酰 胺
FigⅢ Change in the transmittance of PDMA-b-PNIPAM ploymer solution by repeated thermal cycling[2].
参考文献
[1] Anne-Valerie Ruzette, Leibler, Ludwik. Nature Materials, 2005, (4)1: 19-31. [2] LaRue I, Adam M, Sheiko S, et al. Macromolecules, 2004, 37: 5002-5005. [3] LaRue I, Adam M, Sheiko S, et al. Macromolecules, 2006, 39: 309-314. [4] Shen H W, EisenbergA. J. Phys. Chem.B, 1999, 103: 9473-9487.
[3] LaRue I, Adam M, Sheiko S, et al. Macromolecules, 2006, 39: 309-314.
Response Function
The response of solvent composition
PS310-b-PAA52为： 聚苯乙烯-聚丙烯酸
H(CH2-CH2)5~20-COOH
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Brief Introduction
hydrophilic structure;
oleophylic structure
FigⅠ Three kinds of structure of the copolymer.
Brief Introduction
分子自组装： 分子自组装是指分子间通过非共价键相互作用自发组合 形成的一类结构明确、稳定，同时具有某种特定功能或性能 的分子聚集体或超分子结构。 嵌段共聚物的自组装： 在选择性溶剂中，组成嵌段共聚物的亲水、疏水两组分 链段间存在相互作用及溶解性差异，嵌段共聚物在特定条件 下会自发进行有序排列，这个过程叫做嵌段共聚物的自组装。
Frontier Dynamic
中国科学院兰州化学物理研究所先进润滑与防护材料研发中心
PS-P4VP：聚苯乙烯-聚4-乙烯基吡啶 POAA：聚酰胺酸
AB/C型嵌段共聚物/均聚物混合体系自组装结构是通过高温热处理得到 的。但一般嵌段聚合物/均聚物共混物都是热不稳定，高温会交联或固化而 影响自组装。 新型溶剂处理法，均聚物（聚酰胺酸）分子链与共聚物（聚4-乙烯基 吡啶）嵌段之间具有强氢键相互作用。利用溶剂和共聚物链段不同的非化 学键作用，改变处理时蒸气组成，利用不同键合力进行材料结构的有序排 列。