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大组装复习.doc

上传人:fcgy86390 文档编号:7104895 上传时间:2019-05-06 格式:DOC 页数:14 大小:711KB
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资源描述

1、1.1 嵌段共聚物在溶液中胶束化的形态有哪些?答: 球状、棒状、薄片、囊泡、中空箍、大复合胶束等1.2 嵌段共聚物胶束的制备方法?答:嵌段共聚物在溶液中通常会发生聚集,具有较长亲水性链段的非对称双亲性两嵌段共聚物,在水溶液中通常形成大壳小核的星形胶束。相反,含有长疏水链段的不对称的两嵌段共聚物会聚集成大核小壳的胶束,这种形态的胶束被称为平头胶束。制备平头胶束的两种经典方法加沉淀剂法:将嵌段共聚物先溶解于共溶剂中,然后再将选择性溶剂在搅拌的条件下慢慢的滴加到共聚物溶液中,当达到一定的水含量时,疏水嵌段结合形成胶束,最后透析除去体系中的共溶剂溶解法:直接将嵌段共聚物溶解于由共溶剂和某种链段的选择性

2、溶剂组成的混合液形成聚集体,透析除去共溶剂1.3 溶液中嵌段共聚物聚集体形态的影响因素有哪些?选一方面举例说明是如何影响的?答:嵌段共聚物聚集体的特殊形态由体系自由能决定,自由能决定于成链核段的伸展度、壳间斥力和界面能三种力之间的平衡。影响这三种力之间平衡的因素都会影响聚集体形态,包括嵌段共聚物的相对链长、聚合物浓度、溶剂组成和性质、添加剂(如酸碱盐、小分子表面活性剂和均聚物等)及温度。加沉淀剂法制备 PS-b-PAA 平头胶束为例,向溶液中加水,共溶剂浓度降低,浓度差驱使共溶剂向核外扩散,使整个溶剂体系变得不利于成核链段 PS 的溶解,界面能增大,体系趋于增加胶束核半径以减小界面面积,壳层排

3、斥力增大,聚集体从球状变成棒状。选择题:1.4 两嵌段共聚物不溶链段的相对分子质量越大(保持可溶链段的相对分子质量不变),临界胶束浓度 。 (A)A.越低 B.不变 C.越高1.5 以下哪项不是两嵌段共聚物在本体中聚集形态所依赖的因素。 (C)A.共聚物总聚合度 N B.组分的体积分数 fC.聚集体流体力学比较 Rh D.Flory-Huggins 参数 1.6 向 PS-b-PAA 嵌段共聚物水溶液中加入 可使聚集体形态有棒状转变为微球状。 (C)A.盐 B.酸 C. 碱 D.水1.7 囊泡越大,其长短链的分凝程度越 。 (A) A.越小 B.不变 C.越大填空题:1.8 制备平头胶束的两种

4、经典方法:加沉淀剂法 和 直接溶解法 。1.9 囊泡尺寸的增大和减少涉及囊泡的 融合 和 裂分 机理。1.10 嵌段共聚物聚集体胶束化有两种形态 星形胶束 和 平头胶束 。1.11 嵌段共聚物聚集形态间转变的速率依赖于 初始溶剂组成 、聚合物浓度、 加水增量。1.12 影响嵌段共聚物聚集形态的因素有:嵌段共聚物的相对链长、聚合物浓度、溶剂组成和性质、添加剂及温度 等。4.2 非共价键合胶束重点1、NCCM 是以哪种分子间作用力结合?A、离子键 B、范德华力 C、氢键 D、共价键答:C2、以 P4VP 为核,MCPS 为壳的 NCCM 的表示方法是A、 (P4VP)-MCPS B、 (MCPS)

5、- P4VP C、P4VP- MCPS D、 (P4VP )- ( MCPS)答:A3、氢键接枝共聚物 MCPS/P4VP 的“接枝”推动力是 MCPS 上的和 P4VP 上的的氢键相互作用。答:端羧基,吡啶基4、将氢键接枝共聚物的介质从切换为后可获得相应的胶束结构。答:共同溶剂,选择性溶剂1、原位聚合指的是答:作为胶束壳的聚合物是与组装过程同步产生的一种聚合方法。1、空心球的制备途径有和答:聚合反应,分子自组装2、以下哪种聚合物具有温度诱导相变特性?()A、P2VP B、PAA C、PS D、PNIPAM答:D1、以下哪一个不是刚性-柔性聚合物?()A、PAE/P2VP B、PCL/PNIP

6、AM C、PAE/SVP D、PI-2/P2VP答:B1、非共价键结合胶束(NCCM)的形成过程(P72 )2、非共价键和胶束(NCCM)与嵌段共聚物所形成的胶束之间的区别(P76)3、研究正相和反相 NCCM 的意义(P80 )问题:1、以 MCPS/P4VP 为例,根据表 1 的实验数据,简述聚合物 MCPS 的相对分子质量对“氢键接枝共聚物”形成过程的影响?(P74-75)表 1 MCPS/P4VP 的平均流体力学半径随 MCPS 相对分子质量的变化共混物溶液 MCPS-1.8/P4VP MCPS-3.9/P4VP MCPS-5.5/P4VP MCPS-23.4/P4VPR h/nm 2

7、7 25 24 19每一 P4VP 链上的接枝数233 78 47 3注:MCPS-1.8 表示 MCPS 的相对分子质量为 1800答:由表 1 可以看出,随着支链 MCPS 相对分子质量的增加,接枝共聚物的 R h很快降低,每一根 P4VP 链上所连接的支链数也逐渐减少。因为 MCPS 相对分子质量的增加会使作用基团对惰性 PS 单元相对数量下降,基团找到吡啶基的机会下降;而且相对分子质量增加,MCPS 支链的尺寸增大,导致在接枝时的空间拥挤;所以 MCPS 相对分子质量的增加不利于氢键接枝共聚物的形成。2、(P4VP)-CPB 和(CPB)-P4VP 互为正相与反相非共价键合胶束,根据图

8、 1 的实验数据以及NCCM 结构示意图,简述二者之间的区别及其原因?(P79)答:由图 1 可以看出,(P4VP)-CPB 胶束除了在极低的浓度之外,稀释对其粒径影响很小,而(CPB)-P4VP 胶束却对浓度非常敏感,随稀释胶束尺寸逐步下降。由图 1 中两种NCCM 的结构示意图可看出,在 (CPB)-P4VP 胶束中,只有分布于核壳界面处的 CPB 链段的端基才能与 P4VP 链相连,而多数 CPB 链段的端基未能与 P4VP 的吡啶基构成,因此该胶束在稀释时是不稳定的;而在(P4VP)-CPB 胶束中,壳层 CPB 的端基处于核表面,与P4VP 构成氢键,CPB 链伸展至溶液中,核内绝大

9、部分的 P4VP 链与 CPB 存在着氢键连接,这种结构有利于胶束的稳定,因此在胶束在稀释时是比较稳定的。图 1 (P4VP)-CPB 和(CPB)-P4VP 胶束的流体力学半径随浓度的变化4.3 聚合物对在溶剂/非溶剂中的组装重点 1、聚合物对在溶剂/非溶剂中组装的原理( P81)2、核-壳间含可控氢键相互作用的 NCCM 的特点及其优势(P82-83)3、水相中的 NCCM 的制备过程及其在生命科学领域中的意义(P83)4、原位聚合法制备 NCCM 的特点(P88 )问题 1、图 2 是 PSOH(苯乙烯和对(1,1,1,3,3,3-六氟-2-羟基丙基)-甲基苯乙烯的无规共聚物)的化学结构

10、式,PSOH 可和一系列的质子受体高分子形成“可控氢键作用”的体系,简述 PSOH 作为含质子给体的优点,与嵌段共聚物形成的胶束比较,该类胶束具有哪些优势?(P81)答:(1)(CF3)2(OH)-C-基团含有强吸电子基 CF3,有很强的给质子能力;( 2)该基团体积较大,自缔合能力很小;(3)可通过改变共聚反应的投料比控制 PSOH 中含 OH 基团单元的含量,与质子受体高分子形成“可控氢键作用” 。与嵌段共聚物形成的胶束相比,NCCM 可通过改变加料比来调整胶束的核与壳的质量比,可以很方便地得到大核薄壳或者小核厚壳的胶束,而嵌段共聚物只能通过改变合成嵌段间的比例才可能调整胶束的核壳比,操作

11、难度比较大。2、以(PCL)-PNIPAM 为例,简述原位聚合法制备 NCCM 的原理。 (P88)答:PNIPAM 是具有温度诱导效应的体积相变聚合物,当 PNIPAM 溶液的温度升至32附近时,PNIPAM 会有亲水性转化为疏水性,在聚合的过程中,当分散体系的温度高于 32时,体系产生的交联 PNIPAM 链会因其疏水性而发生坍塌,附在 PCL 表面上,并从水相中捕获更多的单体和交联剂继续反应,这样便可原位聚合生成 NCCM。而且在高于32时,所生成的 NCCM 并没有因为 PNIPAM 和 PCL 的疏水性而沉淀下来,而是稳定分散的,这与 PNIPAM 链的结构有关,虽然溶液中的 PNI

12、PAM 是坍缩的,但它的极性基团会优先从粒子的表面向外伸展,从而对粒子起到稳定分散的作用。4.4 由 NCCM 制备聚合物空心球及其环境响应特性重点 1、由 NCCM 制备聚合物空心球的优点及其意义(P90)问题 1、与嵌段共聚物相比,由 NCCM 制备聚合物空心球具有哪些优点?(P90)答:在由嵌段共聚物制备空心球的路线中,所需要的嵌段共聚物必须是有一个可降解嵌段和一个可交联嵌段组成的,实践上操作难度大,而且可供选择的聚合物单体有限,限制了该路线的应用。而 NCCM 则不同,许多具有合适相互作用的聚合物均可用于 NCCM的构造单元,而且 NCCM 的核 -壳之间没有共价键连接,因此可通过对

13、NCCM 轻度壳交联,再选择合适的溶剂将核溶解掉,从而得到空心球。4.5 氢键络合诱导胶束化和胶束与空心球的可逆转变重点 1、由 pH 控制的、可逆的胶束化及胶束化向空心球转变的过程及其意义。4.6 含刚性链的聚合物体系的自组装重点 1、刚性-柔性聚合物的组合能够在共同溶剂中形成空心球的原因。 (P99-100)2、影响刚性-柔性聚合物自组装的结构因素。 (P101 )3、刚性链诱导的嵌段共聚物胶束化地新机理。 (P103)第五章5.1 什么是嵌段共聚物?嵌段共聚物是由两段或多段化学性质不同的聚合物链段以化学键边接而成。最简单的嵌段共聚物是由 N 个连续的 A 单元和 M 个连续的 B 单元组

14、成的两嵌段共聚物(A) M(B) N。52 嵌段共聚物的自组装途径?一为本体行为,在没有强作用力的存在的情况下,大部分聚合物是不相容的。在本体中,两嵌段共聚物中较短的一段将从较长一段形成的连续相中团聚分离出来,生成具有规则形状、均匀分布的纳米相畴,其形态由较短嵌段所占有的体积分数和两段间的不相容性所决定。二为在选择性溶剂中实现自组装,形成不同形状的胶束。53 何为化学修饰?化学修饰指的是为了制备有用和稳定的纳米结构或功能性纳米材料,对共聚物相分离形成的特定相畴进行化学修饰的过程。54 刘国军工作总结?1 设计出三嵌段共聚物 PGMA-b-PCEMA-b-PtBA;2 溶液中本体行为自组装成不同

15、形状的、未交联的介观结构;3 光照交联,形成稳定的纳米结构4 通过化学修饰选择性的降解稳定的纳米结构中的特定区域,形成特定的纳米结构5 对特定的纳米结构进行杂化,形成具有特殊功能的杂化纳米结构。第六章 环境敏感全亲水性嵌段聚合物的合成与自组装一、重点难点环境敏感全亲水性嵌段聚合物的合成方法;(P138-153 )全亲水性嵌段聚合物的环境敏感胶束化几个类型简介;(P153-158 )二、基本概念1、全亲水性嵌段聚合物:是一类特殊的两亲性嵌段聚合物,由化学性质不同的两嵌段或多嵌段组成,每一嵌段都具有水溶性。其中一嵌段可以通过外部条件转换为疏水性,具有环境敏感性。2、活性阴离子聚合:阴离子聚合由链引

16、发、链增长和链终止三个基元反应组成,如果阴离子聚合体系纯净、无质子供体,阴离子聚合可控制其终止反应,这种聚合反应即为。3、活性阳离子聚合:增长活性中心为正电荷的阳离子的连锁聚合。包括链引发、链增长、链转移、链终止等基元反应。 4、自由基聚合:该聚合反应属链式聚合反应,分为链引发、链增长、链终止三个基元反应。5、原子转移自由基聚合(ATRP):以简单的有机卤化物为引发剂、过渡金属配合物为卤原子载体,通过氧化还原反应,在活性种与休眠种之间建立可逆的动态平衡,从而实现了对聚合反应的控制。 6、可逆加成-断裂- 转移(RAFT)自由基聚合:在二硫代酯调控的聚合物体系中,传统引发步骤产生的增长自由基进攻

17、硫原子,生成一个自由基中间体,该中间体两臂中的任何一个均可以发生裂解,再次释放出二硫代酯和一个增长自由基,该过程是一个可逆反应。7、基因转移聚合 GTP:是一种可使丙烯酸酯类(包括 -甲基丙烯酸酯和丙烯氰等)进行活性聚合的一种新的高分子合成反应。聚合过程 也分为链引发、链增长和链终止三个基元反应。 10、临界溶解温度 :两个部分互溶的液体(例如水和苯胺 )形成的系统,在一定温度达到平衡时,有两个液相共同存在。其中一个液相是苯胺在水中的饱和溶液,另一液相则是水在苯胺中的饱和溶液。两个饱和溶液有时称为共轭溶液(conjugate solution),它们不能再互溶。升高温度(对有些共轭溶液是降低温

18、度),两共轭溶液的互溶度增加,直到某一个温度,两共轭溶液开始完全互溶而成为一相。这一温度称为临界溶解温度。在临界溶解温度以上(或以下)只有一个液相存在。其又分为最低临界溶解温度和最高临界溶解温度。11、温度敏感的全亲水性嵌段聚合物:如果全亲水性嵌段聚合物的某一嵌段具有最低临界溶解温度(LCST)或最最高临界溶解温度(UCST ) ,则温度的改变会导致双嵌段聚合物的胶束化。12.、pH 敏感的胶束化:当全亲水性嵌段聚合物某一嵌段是聚弱酸或聚弱碱,则可通过调节 pH 使弱酸或弱碱嵌段呈电中性来改变其溶解度,适当条件下,一些嵌段会变得疏水,而另外一些嵌段保持水溶性。三、问答题1、环境敏感全亲水性嵌段

19、聚合物的合成方法有哪些?答:活性阴离子聚合、活性阳离子聚合、自由基聚合(四甲基哌啶氧化物(TEMPO)体系、原子转移自由基聚合(ATRP) 、可逆加成-断裂-转移(RAFT)自由基聚合) 、基因转移聚合、N-羧基-a-氨基酸酐(NCA)的开环聚合反应、高分子链间的偶合、化学改性2、活性阴离子聚合、活性阳离子聚合、自由基聚合的特点是什么?答:活性阴离子聚合的特点:快引发、满增长、无终止、无转移、活性中心以多种状态共存;活性阳离子特点:快引发、快增长、难终止、易转移,活性中心以多种状态共存;自由基聚合:慢引发、快增长、速终止、有转移。3、全亲水性前段聚合物的定义、外部条件和类型。答:全亲水性嵌段聚

20、合物:是一类特殊的两亲性嵌段聚合物,由化学性质不同的两嵌段或多嵌段组成,每一嵌段都具有水溶性。其中一嵌段可以通过外部条件转换为疏水性,具有环境敏感性。常见的外部环境条件的改变包括温度、pH和离子强度等。另外某一个嵌段的亲水疏水性的改变也可以通过聚电解质络合或加入带有反离子的表面活性剂等来达到。 根据外部条件可分为温度敏感的全亲水性嵌段聚合物,pH 敏感的全亲水性嵌段聚合物,离子强度敏感的全亲水性嵌段聚合物。4、解释第一个“schizophrenic”二嵌段共聚物的例子。甲基丙烯酸-2-(二乙胺基)乙酯(DEAEMA) 和甲基丙烯酸 -2-(N-吗啡基)乙酯(MEMA) 得到的嵌段聚合物 PME

21、MA-b-PDEAEMA,是 pH 敏感的胶束化。请解释其在不同 pH 条件下的胶束化行为。答:在 pH6 时,在 20下,这个二嵌段共聚物 PMEMA-b-PDEAEMA 分子溶解在稀的水溶液中(在这个条件下,中性的 PMEMA 嵌段是亲水且中性的,而PDEAEMA 嵌段质子化成一个阳离子聚电解质,因此溶解在水里);在 pH 8 .6时 PDEAEMA 嵌段去质子化而变得疏水,形成以 PDEAEMA 为核、PMEMA 为壳的胶束;另一方面,如果在 pH6 时加人足够多的小分子电解质,则 PMEMA嵌段变得不溶解,形成以 PMEMA 为核、质子化的 DEAEMA 嵌段为壳的胶束。第七章选择题

22、溶液 pH 对强聚电解质还是弱聚电解质的自组装行为影响较大?( B )A. 强聚电解质 B. 弱聚电解质 C.一样大 一般会使聚电解质链段上电荷基团之间的屏蔽作用增强。 ( C )A. 升高 pH B. 降低 pH C.加入电解质 D.增大聚电解质浓度 温度一般通过影响聚电解质的 来影响其自组装行为。 ( A )A. 构象 B. 离解度 C. 有效电荷密度 D.密度 两性聚电解质在什么时候会表现出异常的性质?( B )A. pI 以上 B. pI 附近 C. pI 以下 荷电相反的两种嵌段聚合物只有二者 相同才能形成复合胶束。 ( C )A. 分子量 B. 浓度 C. 电荷数目 D.密度填空题

23、 聚电解质是指 分子链上具有许多离解性基团的高分子 。 聚电解质的两个十分显著的特性是: (1) 聚电解质水溶液中的抗衡离子具有相当低的活度系数 ; (2) 聚电解质的聚离子链段由于强烈的静电斥力而处于高度伸展的状态 。 按离子电性强弱分,聚电解质可分为 强聚电解质 和 弱聚电解质 。 按离子类型分,聚电解质可分为 阳离子型聚电解质 、 阴离子型聚电解质 和 两性聚电解质 。 影响聚电解质自组装的主要因素有 离子强度 、 p H 、 温度 、 浓度 、 聚电解质本身的性质 等。 聚电解质可通过 静电 、 疏水 、 氢键 等相互作用形成具有规则结构,尺寸在纳米尺度的胶束、微粒、空心微囊等组装体。

24、 等电点(pI)是指 当溶液 pH 达到某一特定值时,两性聚电解质的净电荷为零,这一特定的 pH 被称为其等电点 。 聚电解质均聚物与无机纳米粒子的“絮凝”现象是指: 不同聚电解质分子链间由于无机粒子的引入发生了相互连接 。问答题1.影响聚电解质自组装的主要因素有哪些?并简述该因素是如何影响聚电解质的自组装过程的。 答:影响聚电解质自组装的主要因素有:(1)离子强度在一个含有小分子电解质的聚电解质溶液中,小分子离子由于聚电解质静电场的吸引而富集在聚电解质周围,使得聚电解质链段上电荷基团之间的屏蔽作用增强,同时,聚电解质的离子基团与抗衡离子之间形成的离子对数也增加,使得聚电解质的有效电荷密度降低

25、。在这两种效应的影响下,大分子线团收缩,粒子的粒径减小。聚合物离子周围微环境内相同电荷的离子浓度增加,会阻碍聚电解质组装体的形成。因此,增加小分子电解质的浓度能使单一组分聚电解质粒子发生收缩,或使已形成的聚电解质组装体中的静电作用减弱,难溶的聚电解质组装体组分变得部分可以溶解,甚至促进组装体离解。(2)p H由于溶液中 H+的浓度决定了聚电解质中离子基团的离解度(尤其对于弱聚电解质)和有效电荷密度,因此介质的 pH 是形成聚电解质组装体最重要的条件之一。当两个组分均为强聚电解质时,pH 的影响较小;当至少有一个组分为弱聚电解质时,pH 会影响聚电解质组装体的组成。一般只有在一个较窄的 pH范围

26、内,当弱聚电解质离解到最大程度时,两个组分才能形成具有等化学配比的聚电解质组装体。在这个范围以外,弱聚电解质的离解度非常低,只能形成非等化学配比的聚电解质组装体或不能形成组装体。 (3)温度某些聚电解质在不同温度下有不同的构象,因此温度对由这些聚电解质参与形成的组装体的形态也有一定的影响。(4)浓度浓度对聚电解质自组装过程的影响也主要基于其对弱聚电解质离解度和有效电荷密度的影响。除了上述外界条件的影响外,聚电解质本身的性质如电荷密度、分子质量、离子基团的电离强度等也会影响聚电解质的自组装过程。2.聚电解质自组装过程的机理有哪些?试用文字和图简述之。答:聚电解质自组装过程的机理主要有以下 3 种

27、:(1)聚电解质嵌段共聚物的胶束化 聚电解质嵌段共聚物的胶束化主要有两种情况:具有明显亲水性差异的聚电解质嵌段共聚物可以在水溶液中自组装成胶束,亲水链段在水溶液中发生溶胀,与此同时,疏水链段在水溶液中发生塌陷因而收缩聚集成为内核。有相反电荷的两种嵌段共聚物则由于静电作用发生自组装。当两种二嵌段共聚物具有相同的水溶性非离子链段而离子化链段带有相反的电荷时,它们在水溶液中会自组装形成胶束,其中带相反电荷的链段由于静电作用相互结合收缩在内形成核,非离子链段舒展在外形成壳。(2)通过聚合物酸(盐)和聚合物碱(盐)之间的中和反应 可以利用带相反电荷的聚电解质通过酸碱反应形成离子键而进行自组装,也可以利用

28、聚电解质酸形成的盐和聚电解质碱形成的盐进行自组装。 (3)具有离子基团的单体结合在聚电解质上之后再进行模板聚合 当带有负电性基团如-COOH)的单体遇到带有正电性基团 (如-NH2)的聚电解质,由于静电吸引作用,单体会与聚电解质相互结合,引发剂的加人使得单体以聚合物为模板发生聚合反应。第八章1、将聚集的聚合物链段通过共价键交联的化学反应可固定胶束的形貌,请列举出三种此化学反应类型。答: 加入交联剂进行反应;光交联;聚合反应。2、下图表示的是反应性嵌段共聚物的组装和形貌固定的三个过程,请分别描述这三个过程。答:首先,通过单体聚集原位地在嵌段共聚物上引入可以进行交联反应的基团,这包括反应性单体的均

29、聚合或与反应性单体的共聚合。也可以将已经合成的嵌段共聚物通过高分子反应修饰上反应性基团。然后,通过调控聚合物的组成、自组装条件等将聚合物在选择性溶剂中进行自组装,形成聚集体;最后,在某种条件下进行交联反应,固定形貌。3、简述溶胶-凝胶反应的基本原理。答:将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶,然后使溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥,焙烧去除有机成分,最后得到无机材料。4、将嵌段共聚物的稀溶液滴在铜网上,用滤纸吸干水分,在空气中干燥,然后再在高真空条件下观察得到其形貌图片,以上操作是哪种显微镜技术的操作方法?( B )A、SEM B、TEM C、 AFM5、下列哪种显微镜技术能精确观察

30、到高聚物的颗粒三维尺寸?( C )A、SEM B、TEM C、 AFM6、若想较精确地判断聚集体中的某些基团是否发生交联,以下哪种表征方法是可行的?( A )A、 1H-NMR B、SEM C、XRD第九章1. 我们知道要获得不同结构参数的嵌段共聚物并不太容易,那么芬兰的科学家 Oli Ikkala 利用什么方法来实现对嵌段共聚物结构参数的控制?答:利用具有功能端基的有机小分子与嵌段共聚物的某一个嵌段相互作用2. Eisenberg 等的研究表明,聚合物胶束的形态和大小主要受哪几种因素的影响?答:1、成壳分子链之间的相互排斥2、疏溶剂的核与溶剂之间的界面能3、成核分子链的构象熵3. 双亲性嵌段

31、共聚物与小分子表面活性剂络合后在水溶液中的行为?答:小分子与聚合物胶束的壳相互作用后,由于小分子疏水的尾巴之间会相互聚集,通常会导致胶束之间的聚集。少量的小分子会形成胶束簇(micelle-cluster),胶束簇依然可在水体系中分散,但聚集体的规整性下降。若大量存在,会使胶束壳稳定聚集体的能力丧失,从而产生沉淀。4. 下面哪种脂肪酸与 PS-b-P4VP 形成的络合物在氯仿中会胶束化()A.乙酸 B.己酸 C.甲酸 D.癸酸5. 在本章中,通常用什么方法来检测小分子/嵌段共聚物络合物在溶剂中的胶束化过程?()A.TEM B.SEM C.AFM D.1H-NMR6. PS-b-P4VP 与带有

32、碳链的线性小分子脂肪酸以及与全氟辛酸形成的络合物在氯仿中的行为存在哪些共同点与不同点?答:相同点:在 MR 近似为 1:1 时,络合物胶束化都得到囊泡状的聚集体不同点:MR=2:1 时,未络合的全氟辛酸会被包裹在形成的聚集体中;PS-b-P4VP 与带有碳链的线性小分子脂肪酸形成的络合物在氯仿中分子分散,而 PS-b-P4VP 与全氟辛酸形成的络合物在氯仿中胶束化7. PEO-b-PAA 与 ETC 小分子形成的络合物体系是一个可以自动解离(self-association and self-dissociation)的聚合物胶束体系,请简述其解离机制。答:其机制是异脲结构逐渐变成酸酐,ETC

33、 小分子脱离 PAA 嵌段。酸酐再进一步变成羧酸,嵌段共聚物回到原来的分子分散状态,聚合物胶束解离。8. 聚合物胶束走向应用存在的两大瓶颈是什么?我们通过什么方法来解决这个问题?答:两大瓶颈是:聚合物胶束制备的低效率; 聚合物胶束不稳定。直接利用化学交联反应诱导嵌段共聚物胶束化,则既可以控制聚合物聚集的速率并在此基础上获得高的聚合物胶束制备效率,又可以直接获得以核为交联结构的聚合物胶束。常采用在共同溶剂中交联嵌段共聚物的某一嵌段的方法。第 10 章 嵌段共聚物自组装胶束及其相互作用与有序聚集1、下列哪种表征手段可以直接反映胶束在溶液中的大小( )A、均方旋转半径(Rg) B、流体力学旋转半径(

34、Rh) C、胶束的壳厚度 D、原子力显微镜2、在嵌段共聚物胶束的核一壳之间还存在着一个界面层(interface),界面层的厚度取决于嵌段共聚物中两个嵌段分子链之间的相互作用参数以及两个嵌段分子链和选择性溶剂间的相互作用参数。3、什么是反应性双亲嵌段共聚物?请举例说明它在生物医药领域应用过程中的机理。 反应性双亲嵌段共聚物具有良好的生物相容性和生物可降解性,并且能够在亲水性链段的末端结合导向分子。它能够在水相介质中形成高分子胶束。例如合成的 -缩醛- 聚乙二醇-b- 聚丙交酯链,聚乙二醇链段末端的缩醛在弱酸条件下可以水解成醛基,醛基能与氨基酸反应,生成肽酰化基团。这样的胶束在包覆药物后能具有更

35、好的靶向性。4、嵌段共聚物胶束之间的链交换速率低的主要原因:若嵌段共聚物分子链的相对分子质量高,分子链的运动能力较差;同时,若嵌段共聚物胶束中核的玻璃化转化温度较高,室温下成核嵌段几乎不能自由运动,因此嵌段共聚物胶束之间的链交换速率非常低,尤其在胶束的结构被固定的情况下,链交换速率就更低,甚至不能发生。5、PS 24-b-PAA116 胶束与 PS51-b-PAPMA140 胶束之间发生链交换的原因:1 两种胶束间存在强的相互作用力。PAA 链段是的 COO-与 PAPMA 上的氨基及羟基存在较强的氢键作用力与经典作用力。这是最主要的原因。2 松散的嵌段共聚物胶束的结构。两种胶束的成壳嵌段都较

36、长,与平头胶束相比结构较为松散,有利于胶束间的连交换。3 温度。两种胶束的玻璃化温度较低,当混合胶束溶液温度达到某一特定温度时,高分子链的运动能力会迅速增加,链交换也加快。6、下面是 A、B 两种嵌段共聚物胶束单独及混合溶液的流体力学直径随温度的变化图:试分析 A、B、C 三条曲线变化趋势产生的原因。A、B 两条曲线分别是 A 和 B 的流体力学直径随温度的变化情况,这是由于温度升高,嵌段共聚物分子在溶液中更为舒展,使其流体力学直径少有上升趋势。曲线 C 是混合胶束的流体力学直径随温度变化的情况。它 65前是下降的,这是由于两种胶束间正在发生连交换,形成的杂化胶束结构更紧密,密度更大;在最低点

37、处链交换进行完全;随后又出现略微上升趋势,这同单独的胶束情况是一样的,胶束在高温下,嵌段共聚物分子链在溶液中伸展性增强。7、下图是 PS-b-PAA 胶束与 P4VP 复合物的流体力学直径 Dh 随质量比 m(p4vp)/m(ps-b-paa) (r)的变化曲线。试解释曲线变化的原因。在乙醇溶液中,PS-b-PAA 胶束上的 PAA 嵌段分子链是溶解在溶剂中的,因此,P4VP 分子不是吸附在胶束的表面,而是穿透或渗入到胶束的壳层中由于强烈的氢键作用,渗入到胶束壳层中的 P4VP 分子和壳层中 PAA 嵌段形成以氢键形式结合的复合物。P4VP 分子链和 PAA 嵌段分子链的构象从相对伸展的状态转

38、变为相对收缩的状态以适应形成氢键的需要。而当 r 0.5 后,P4VP 在 PS-b-PAA 上的吸附达到饱和,故直径不再变化。8、温度对胶束间链交换的影响:温度升高,嵌段共聚物分子链运动能力增加,有利于链交换。第十一章1.导致高分子胶体粒子形成与稳定的驱动力有哪些?答:驱动力有:范德华力、疏水作用、亲水作用、氢键、静电作用等分析相互作用。2.实现高分子胶束化的最普通的途径:两亲性高分子在选择性溶剂中形成高分子胶体粒子。3.嵌段聚合物的几种“非常规”自组装方法:温度诱导自组装、嵌段和均聚物的络合诱导自组装和化学反应诱导自组装。4.“无皂纳米粒子”流体力学半径的影响因素:(1)溶液的初始浓度;(

39、2)水和离聚物溶液的不同混合方式;(3)离聚物的相对分子量。5.将 CPS 离聚物的 THF 溶液逐滴加入水中和将水逐滴加入到 THF 中形成的胶体粒子的尺寸有什么不同?答:将 CPS 离聚物的 THF 溶液加入到水中时,离聚物链周围的良溶剂迅速劣化,它们快速聚沉,这时分子内的聚集是主要的,故聚集程度相对较小,形成的胶体粒子的尺寸较小;而将水逐滴加入到离聚物的 THF 中时,起始并无粒子的形成,到 H2O/THF 比达到一临界值时,全部高聚物链都不能保持溶解,从而迅速聚集,这时分子内的聚集就起到了重要作用,形成大尺寸的粒子。6.举例说明荧光探针法研究纳米胶体粒子的局限性。答:对于不同离子含量的

40、 NaCPS,荧光发射光谱的第一峰和第三峰强度之比(I 1/I3)和 I373 随浓度(10 -6g/mL)均发生明显的转折;用芘对多个不同体系、不同离子浓度乃至不同分子量的端羧基 MCPS 的纳米粒子进行的研究也发现 I1/I3和 I373 的转折点几乎都在 10-6g/mL,但由于浓度过低,此时光散射也不能测出其存在。在这样的低浓度下,虽然芘会向疏水区富集,但由于此时疏水区所占的体积分数仅在 10-6 量级,结果存在于粒子中芘的总量仍低于在水相中的。因而,它对 I1/I3 的贡献是不能检测到的。只有当粒子浓度增至一定范围,疏水区的芘的贡献才能检出。因此可由芘的荧光特性的变化确知在体系中形成

41、了疏水微区,但是不能知晓这微区是在什么浓度下开始形成的,这就是以芘分子为探针研究无皂乳液生成的局限性。第十二章1.举例说明自组装原理?利用分子与分子或分子中某一片段与另一片段之间的分子识别,相互通过(非)共价作用自发形成具有特定排列顺序的分子聚合体。由氨基酸肽键缩合成肽链,肽链间通过二硫键或氢键作用形成三维立体蛋白质的过程其实就是一个自组装的过程。2.自组装中几种常见的驱动力?并说明木质素磺酸钠可能利用到的作用?氢键,范德华力,疏水作用,- 作用,静电作用力,电荷转移作用等,木质素磺酸钠作为聚阴离子电解质,基于静电作用可与聚阳离子组装,比如PDAC;苯环间的 - 堆积作用;酚羟基的氢键作用等。

42、3.将以下几种作用力按大小大致排序,并说明其基本特点,见课件作 用 力 类 型 作 用 力 大 小 kj/mol 荷 电 基 团 静 电 作 用 100 离 子 ( 诱 导 ) 偶 极 子 25 氢 键 10 50 疏 水 相 互 作 用 50 - 相 互 作 用 0 50 范 氏 力 0.5 10 4.自组装形成的影响因素 分子识别对分子自组装的影响 (即作用力类型的区别)分子识别可定义为某给定受体对作用物或者给体有选择地结合并产生某种特定功能的过程,包括分子间有几何尺寸、形状上的相互识别以及分子对氢键、-相互作用等非共价相互作用力的识别。 组分对分子自组装的影响 (构筑单元的种类及浓度)组

43、分的结构和数目对自组装超分子聚集体的结构有很大的影响。 溶剂对分子自组装的影响 (溶剂类型,pH,温度,离子强度等)绝大多数对自组装体系的研究都是在溶液中进行的,因而溶剂对自组装体系的形成起着关键作用,比如溶剂的类型、密度、值、温度、离子强度等。 5.选定某种表征手段,说明其在自组装中的应用紫外:初步判定是否组装上目标物质及其大致量红外:组装过程中基团的变化AFM:组装膜的表面形貌,粗糙度的测定QCM:检测膜的沉积动力学,质量,粘弹性的变化6.举例说明静电自组装的一般过程:如 木钠和 PDAC 的组装干净基片浸入聚阳离子溶液中吸附上一层聚阳离子,去离子水冲洗,浸入聚阴离子溶液中吸附上一层聚阴离子,去离子水冲洗,重复这个循环。7.说明 LB 制膜的原理及其过程:两亲性分子在气 /液界面铺展形成单层膜,借助特定的装置将其转移到固体基片上形成单层或多层膜的技术。铺展单分子膜,压膜,形成致密膜,镀膜。

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