本文關鍵詞：烷基取代咪唑類聚離子液體溶液固化過程有序結構的形成

  更多相關文章： 聚離子液體 自組裝 層狀結構 溶致型液晶 介觀結構

【摘要】：聚離子液體納米有序結構廣泛應用于軟模板材料、智能材料領域,其納米有序結構與陽離子結構,配對反離子及溶液性質密切相關。目前,聚離子液體在水溶液中的自發(fā)聚集行為研究較多。然而,聚離子液體種類繁多,多數(shù)聚離子液體不溶于水而溶于有機試劑。而且,已有文獻報道指出聚離子液體在有機溶劑中的有序化聚集體在新材料的構筑與設計方面具有潛在的應用前景。因此,系統(tǒng)研究聚離子液體在非水體系中的自組裝行為及其影響因素,對于拓展聚離子液體應用,從而開發(fā)新型功能材料具有重要意義。本文通過常規(guī)的溶液聚合方法,合成具有不同烷基取代及配對陰離子的咪唑類聚離子液體。經(jīng)過溶解沉淀處理后,將聚離子液體溶解于不同的有機溶劑中,系統(tǒng)研究聚離子液體溶液在固化過程中自組裝體結構的演化過程,探索調控聚離子液體聚集體結構形態(tài)的方法和途徑。本文利用透射電子顯微鏡(TEM),顯微鏡,同步輻射(SAXS),偏光顯微鏡(POM),X射線衍射(XRD),差式掃描量熱法(DSC)等研究手段分別研究了聚離子液體在稀溶液,濃溶液凝膠狀態(tài)時,以及完全固化后的微觀聚集結構。結果表明:1.聚離子液體在有機試劑中處于稀溶液時,Poly[C16Vim+][X](X=Br-,BF4-)能夠形成球狀多層洋蔥狀聚集體,而Poly[C16Vim+][PF6-]只能形成“云團狀”結構。2.聚離子液體處于凝膠狀態(tài)時,能夠形成溶致型液晶。溶致液晶相的形成與烷基鏈段長度有關,長烷基鏈有利于形成溶致液晶。溶致液晶的有序性和配對陰離子有關。當以BF4-為陰離子時,能夠形成長程有序層狀結構,POM下表現(xiàn)為規(guī)整十字花型紋理;以Br-為陰離子時能夠形成一般有序層狀結構,POM下表現(xiàn)為不規(guī)整十字花型紋理;而以PF6-為陰離子時,只能形成弱有序層狀結構,POM下表現(xiàn)為不規(guī)則多邊形紋理。3.隨著溶劑揮發(fā),Poly[C16Vim+][Br-]凝膠的結構從弱有序的層狀結構,變?yōu)橐话阌行驅訝罱Y構,最后又演變成長程有序穿孔層狀結構。以BF4-,PF6-為陰離子的聚離子液體,在其凝膠的去溶劑過程中,其層狀結構的有序性都得到一定增強。4.聚離子液體溶致液晶的形成與有機溶劑的種類有關,Poly[C16Vim+][BF4-]在強極性DMF中有利于層狀液晶的形成,而在弱極性四氫呋喃或者氯仿中則有利于柱狀液晶的生成。5.Poly[CnVim+][X]固體粉末的聚集結構和烷基取代鏈段長度有關,當n=16時,聚集體為側鏈結晶聚合物。晶體結構的完整性和配對陰離子密切相關,其順序為BF4-Br-PF6-。當n≤12時,聚集體為非晶態(tài)聚合物。6.對于Poly[CnVim+][X]固體粉末介觀結構而言,當n=4時,聚離子液體介觀結構為互相纏結的非晶態(tài)結構。當n=8,12時,介觀結構為非晶態(tài)的層狀有序結構,有序性的大小和陰離子密切相關,其順序為BF4-Br-PF6-;層間距的大小也和陰離子密切相關,其大小為Br-BF4-PF6-。當n=16時,介觀結構為側鏈結晶的層狀有序結構。層狀結構的有序性隨著烷基取代側鏈的增長而提高。7.對比溶劑完全揮發(fā)前后Poly[C16Vim+][X]的結構,發(fā)現(xiàn)Poly[C16Vim+][X]固體粉末能夠較好保持其在凝膠狀態(tài)時所形成的層狀有序結構,而對于較大陰離子(BF4-,PF6-)配對的聚離子液體,由于完全固化后陰離子和咪唑環(huán)的強相互作用,陰離子之間有序排列又形成對應陰離子與陰離子的介觀層狀有序結構。本文系統(tǒng)的研究了烷基取代鏈長,配對陰離子對聚離子液體自組裝聚集體結構的影響,以及聚離子液體溶液在溶劑揮發(fā)過程中其聚集體結構的演化過程,為設計聚離子液體自組裝體和應用提供理論基礎和指導作用。
【關鍵詞】：聚離子液體 自組裝 層狀結構 溶致型液晶 介觀結構
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O631.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 引言12
• 1.2 離子液體的自組裝12-15
• 1.2.1 不同烷基取代鏈長對離子液體自組裝體結構的影響13
• 1.2.2 溫度以及添加物對離子液體自組裝體結構的影響13-14
• 1.2.3 濃度對離子液體凝膠聚集體結構的影響14-15
• 1.3 聚離子液體15-16
• 1.4 聚離子液體的自組裝16-22
• 1.4.1 模板法16-17
• 1.4.2 離子液體先自組裝，再聚合鎖定17-19
• 1.4.3 離子液體邊聚合邊聚集19-20
• 1.4.4 聚離子液體嵌段共聚物的微相分離20-22
• 1.5 立題意義22-23
• 第二章 烷基取代咪唑類聚離子液體固化過程中聚集行為的研究23-46
• 2.1 前言23-24
• 2.2 實驗部分24-32
• 2.2.1 實驗原料24
• 2.2.2 實驗器材24-25
• 2.2.3 離子液體，聚離子液體合成及陰離子交換25-31
• 2.2.3.1 IL單體的合成26-27
• 2.2.3.2 PILs的合成27-29
• 2.2.3.3 PILs離子交換29-31
• 2.2.4 表征及測試方法31-32
• 2.2.4.1 核磁共振氫譜 1H-NMR31
• 2.2.4.2 紅外光譜31
• 2.2.4.3 凝膠滲透色譜(GPC)31
• 2.2.4.4 透射電子顯微鏡(TEM)31
• 2.2.4.5 顯微鏡31
• 2.2.4.6 小角X射線散射(SAXS)31-32
• 2.2.4.7 偏光顯微鏡32
• 2.3 結果與討論32-45
• 2.3.1 稀溶液中聚離子液體聚集行為的研究32-34
• 2.3.2 聚離子液體凝膠化過程中聚集行為的研究34-44
• 2.3.2.1 烷基取代鏈長對聚離子液體凝膠自組裝聚集體的影響35-37
• 2.3.2.2 陰離子對聚離子液體凝膠自組裝聚集體的影響37-38
• 2.3.2.3 濃度對聚離子液體凝膠自組裝聚集體的影響38-42
• 2.3.2.4 溶劑對聚離子液體自組裝聚集體結構的影響42-44
• 2.3.3 自組裝聚集體形成機理44-45
• 2.4 本章小結45-46
• 第三章 不同碳鏈長咪唑類聚離子液體固體粉末微觀聚集結構的研究46-63
• 3.1 前言46
• 3.2 實驗部分46-53
• 3.2.1 實驗原料46-47
• 3.2.2 實驗器材47
• 3.2.3 離子液體，，聚離子液體合成及陰離子交換47-52
• 3.2.3.1 IL的合成47-49
• 3.2.3.2 PILs的合成49-50
• 3.2.3.3 PILs離子交換50-52
• 3.2.4 表征及測試方法52-53
• 3.2.4.1 XRD粉末衍射52
• 3.2.4.2 差式掃描量熱法 (DSC)52
• 3.2.4.3 小角X射線散射(SAXS)52
• 3.2.4.4 ASAP2020 CO_2吸附52-53
• 3.3 結果與討論53-59
• 3.3.1 烷基取代鏈長對聚離子液體結晶性能的影響53-54
• 3.3.2 陰離子對C_(16)烷基取代聚離子液體結晶性能的影響54-55
• 3.3.3 陰離子對非晶態(tài)聚離子液體介觀聚集形態(tài)的影響55-57
• 3.3.4 烷基取代鏈段長度對聚離子液體介觀聚集形態(tài)的影響57-59
• 3.4 聚離子液體固化前后結構演變59-61
• 3.5 聚離子液體的CO_2吸附性能61-62
• 3.6 本章小結62-63
• 第四章 總結與展望63-64
• 參考文獻64-70
• 已發(fā)表或待發(fā)表論文70-71
• 致謝71

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊武;何小敬;郭昊;萬菲;高錦章;;反向原子轉移自由基聚合法在銅表面接枝聚離子液體刷[J];西北師范大學學報(自然科學版);2010年03期

2 陳翠仙,尚天剛,蔣維鈞;分離有機水溶液的聚離子復合膜（Ⅰ）[J];水處理技術;1996年01期

3 尚天剛,陳翠仙,蔣維鈞;分離有機水溶液的聚離子復合膜（Ⅱ）[J];水處理技術;1996年01期

4 馬曉華;許振良;魏永明;程亮;;殼聚糖-海藻酸鈉/聚丙烯腈聚離子復合膜滲透汽化分離乙酸乙酯水溶液[J];南京工業(yè)大學學報(自然科學版);2009年04期

5 王偉,馬建中,楊宗邃,封麟先,胡耿源;合成鞣劑鞣制機理的聚離子網(wǎng)絡假說[J];西北輕工業(yè)學院學報;1997年04期

6 趙劍曦,朱永平;二聚離子表面活性劑/醇混合膠團組成的計算[J];膠體與聚合物;2002年03期

7 楊武;趙秀麗;郭昊;于艷;裴奔;張潔;;一種季銨型聚離子液體刷的制備及表征[J];西北師范大學學報(自然科學版);2011年01期

8 盧燦輝,許晨,丁馬太,莊斌;殼聚糖／褐藻酸鈉聚離子復合膜的滲透汽化分離性能研究[J];功能高分子學報;1996年03期

9 桑燕;楊晉濤;陳楓;費正東;鐘明強;;SiO_2表面接枝聚離子液體及其在聚苯乙烯超臨界二氧化碳發(fā)泡中的應用[J];高�；瘜W工程學報;2011年06期

10 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 翁亮;顏嬌嬌;謝鶴樓;張海良;;基于“甲殼型”效應的聚離子液晶的合成及其性能研究[A];2013年全國高分子學術論文報告會論文摘要集——主題C：高分子結構與性能[C];2013年

2 張星;彭靜;李久強;翟茂林;;聚離子液體凝膠的輻射合成及其溶脹性能[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第09分會：應用化學[C];2014年

3 尹劍波;董躍振;趙曉鵬;;聚離子液顆粒的微波制備與電流變活性[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第14分會：流變學[C];2014年

4 周密;徐棟;錢欣;;聚離子液體對聚乳酸結晶行為的影響[A];2012年全國高分子材料科學與工程研討會學術論文集（下冊）[C];2012年

5 青格樂圖;劉平;范永生;徐冬清;王保國;;聚離子液體型PVDF離子傳導膜研究[A];第三屆膜分離技術在冶金工業(yè)中應用研討會論文集[C];2009年

6 宋雪;張國俊;紀樹蘭;劉忠洲;;動態(tài)LBL法制備中空纖維聚離子復合膜初探[A];第三屆中國膜科學與技術報告會論文集[C];2007年

7 舒婕;劉志建;陳群;;基于聚離子體系的PH敏感的磁共振造影劑的固體NMR研究[A];第十五屆全國波譜學學術會議論文摘要集[C];2008年

8 何曉燕;楊武;;利用表面引發(fā)聚合反應制備聚離子液體刷及其可逆潤濕性研究[A];全國第十四屆大環(huán)化學暨第六屆超分子化學學術討論會論文專輯[C];2008年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 崔杰鋮;基于微流控技術構建功能材料和化學體系[D];清華大學;2015年

2 郭江娜;咪唑鹽聚離子液體功能高分子膜的合成與表征[D];蘇州大學;2016年

3 唐建斌;噻唑雜環(huán)與離子液體功能高分子的合成與性能研究[D];浙江大學;2006年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 袁超;基于主客體作用的離子液體功能凝膠的制備[D];蘇州大學;2015年

2 魏曉琴;離子液體及聚離子液體復合材料的制備及其萃取和吸附分離性能研究[D];浙江工商大學;2015年

3 趙華蕾;以聚酯為分子骨架的聚離子液體的制備及功能性應用研究[D];東華大學;2016年

4 侯春霞;含咪唑類離子液體的環(huán)磷腈高聚物的制備和表征[D];華中科技大學;2014年

5 張靜竹;聚離子液體雙水相體系的構建及萃取性能[D];浙江大學;2016年

6 張孌孌;聚離子液體多孔納米材料的制備及在吸附催化領域中的應用[D];西華師范大學;2016年

7 謝傲梅;基于聚離子液體的酚類電催化研究[D];湖南大學;2016年

8 潘傳永;烷基取代咪唑類聚離子液體溶液固化過程有序結構的形成[D];浙江理工大學;2016年

9 王雙平;離子液與聚離子液體的制備及性能研究[D];濟南大學;2010年

10 魯水;咪唑類聚離子液體自發(fā)聚集行為的研究[D];浙江理工大學;2015年

本文編號：932172