基于本征荧光方法的嵌段共聚物自组装过程构象转变研究

本申请提出基于聚合物本征荧光特性的光谱（稳态荧光、瞬态荧光、时间分辨荧光各向异性）方法研究嵌段共聚物构象转变，从分子水平揭示嵌段共聚物自组装过程中的构象转变机理及动态发展过程，主要包括：1. 通过研究嵌段共聚物嵌段组成、浓度及环境因素等对本征荧光光谱的影响，探讨自组装体系中荧光产生机理并建立光谱特性参数与聚合物结构之间的关联；2. 对嵌段聚合物结构变化和构象转变过程中的本征荧光光谱进行时间序列分析，进行动力学计算，揭示嵌段共聚物自组装内在机理；3. 结合激光光散射、原子力显微镜、电子显微镜等方法，对本征荧光方法的研究结果进行佐证，建立一种可实时跟踪嵌段共聚物构象转变的无需标记、高灵敏度、简单快速的光谱学方法。本项目将为聚合物结构变化、分子运动动态过程的研究提供更为丰富的、深层次的微观信息，同时也为发展高分子科学新的表征技术奠定基础。

本项目通过设计、合成几种典型的含荧光基团双亲性嵌段共聚物和无规共聚物作为研究体系，进而利用聚合物的荧光特性从分子水平对其自组装行为进行研究，建立自组装过程中构象转变研究新方法；同时，建立一种测定聚合物构象转变动力学新方法。从聚合物材料科学与工程学科发展的角度来看，该表征方法的建立为人们加深对嵌段共聚物自组装结构及组装动态过程的理解，对制备聚合物自组装聚集体及结构调控具有重要意义。本项目的主要内容概述如下：.（1） POSS基有机/无机杂化嵌段共聚物在溶剂中的自组装行为研究及纳米自组装聚集体的制备。.以大分子链转移剂PMAiBuPOSS在其选择性溶剂中调控苯乙烯的热引发可逆加成-断裂链转移聚合来制备不同形貌的POSS基的有机/无机纳米自组装聚集体。重点研究了冷却诱导胶束转变过程以及囊泡形成机理。.（2）含荧光基团共聚物溶液自组装行为研究。.设计合成了一系列含有荧光基团的双亲性嵌段共聚物如PSt-b-PAA和P(St-co-NMA)-b-PPEGMA，自发荧光无规聚合物(MAAPAC-MAAP-MAPEG)等。.利用聚合物的荧光特性对其自组装行为进行研究，同时结合共振散射光谱方法、动态光散射等光谱技术进行补充，阐明光谱强度与构象转变之间的关联，并由此计算得到了自组装过程的动力学及热力学参数。从而，基本建立了一种利用通用仪器、灵敏度高、简便快速的嵌段共聚物自组装过程中构象转变的在线跟踪和检测的新方法；同时，建立一种测定聚合物构象转变动力学新方法。.（3）瑞利散射光谱法研究嵌段共聚物在溶剂中的自组装行为研究。.选择经典的三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO为研究体系采用瑞利散射光谱法对该嵌段共聚物溶液自组装过程进行研究，首次获得了PEO-PPO-PEO自组装过程中的焓、熵、吉布斯自由能等热力学参数。.本项目从立项到结题，项目组成员先后发表5篇学术论文，其中SCI收录4篇，还有2篇手稿正在投稿；参加全国学术会议2次，发表会议论文2篇；申请发明专利6项，其中授权1项，获实用新型专利授权2项；培养了3位研究生，其中毕业2位，本科毕业设计1位。获福建省高等教育教学成果奖一等奖1项，本人排名第5。