發(fā)布時(shí)間：2017-09-27 22:11

  本文關(guān)鍵詞：烷基取代咪唑類(lèi)聚離子液體溶液固化過(guò)程有序結(jié)構(gòu)的形成

  更多相關(guān)文章： 聚離子液體 自組裝 層狀結(jié)構(gòu) 溶致型液晶 介觀結(jié)構(gòu)

【摘要】：聚離子液體納米有序結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于軟模板材料、智能材料領(lǐng)域,其納米有序結(jié)構(gòu)與陽(yáng)離子結(jié)構(gòu),配對(duì)反離子及溶液性質(zhì)密切相關(guān)。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(lèi)繁多,多數(shù)聚離子液體不溶于水而溶于有機(jī)試劑。而且,已有文獻(xiàn)報(bào)道指出聚離子液體在有機(jī)溶劑中的有序化聚集體在新材料的構(gòu)筑與設(shè)計(jì)方面具有潛在的應(yīng)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(duì)于拓展聚離子液體應(yīng)用,從而開(kāi)發(fā)新型功能材料具有重要意義。本文通過(guò)常規(guī)的溶液聚合方法,合成具有不同烷基取代及配對(duì)陰離子的咪唑類(lèi)聚離子液體。經(jīng)過(guò)溶解沉淀處理后,將聚離子液體溶解于不同的有機(jī)溶劑中,系統(tǒng)研究聚離子液體溶液在固化過(guò)程中自組裝體結(jié)構(gòu)的演化過(guò)程,探索調(diào)控聚離子液體聚集體結(jié)構(gòu)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(shí),以及完全固化后的微觀聚集結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:1.聚離子液體在有機(jī)試劑中處于稀溶液時(shí),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(tuán)狀”結(jié)構(gòu)。2.聚離子液體處于凝膠狀態(tài)時(shí),能夠形成溶致型液晶。溶致液晶相的形成與烷基鏈段長(zhǎng)度有關(guān),長(zhǎng)烷基鏈有利于形成溶致液晶。溶致液晶的有序性和配對(duì)陰離子有關(guān)。當(dāng)以BF4-為陰離子時(shí),能夠形成長(zhǎng)程有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu),POM下表現(xiàn)為規(guī)整十字花型紋理;以Br-為陰離子時(shí)能夠形成一般有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu),POM下表現(xiàn)為不規(guī)整十字花型紋理;而以PF6-為陰離子時(shí),只能形成弱有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)從弱有序的層狀結(jié)構(gòu),變?yōu)橐话阌行驅(qū)訝罱Y(jié)構(gòu),最后又演變成長(zhǎng)程有序穿孔層狀結(jié)構(gòu)。以BF4-,PF6-為陰離子的聚離子液體,在其凝膠的去溶劑過(guò)程中,其層狀結(jié)構(gòu)的有序性都得到一定增強(qiáng)。4.聚離子液體溶致液晶的形成與有機(jī)溶劑的種類(lèi)有關(guān),Poly[C16Vim+][BF4-]在強(qiáng)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(jié)構(gòu)和烷基取代鏈段長(zhǎng)度有關(guān),當(dāng)n=16時(shí),聚集體為側(cè)鏈結(jié)晶聚合物。晶體結(jié)構(gòu)的完整性和配對(duì)陰離子密切相關(guān),其順序?yàn)锽F4-Br-PF6-。當(dāng)n≤12時(shí),聚集體為非晶態(tài)聚合物。6.對(duì)于Poly[CnVim+][X]固體粉末介觀結(jié)構(gòu)而言,當(dāng)n=4時(shí),聚離子液體介觀結(jié)構(gòu)為互相纏結(jié)的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。當(dāng)n=8,12時(shí),介觀結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)的層狀有序結(jié)構(gòu),有序性的大小和陰離子密切相關(guān),其順序?yàn)锽F4-Br-PF6-;層間距的大小也和陰離子密切相關(guān),其大小為Br-BF4-PF6-。當(dāng)n=16時(shí),介觀結(jié)構(gòu)為側(cè)鏈結(jié)晶的層狀有序結(jié)構(gòu)。層狀結(jié)構(gòu)的有序性隨著烷基取代側(cè)鏈的增長(zhǎng)而提高。7.對(duì)比溶劑完全揮發(fā)前后Poly[C16Vim+][X]的結(jié)構(gòu),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(shí)所形成的層狀有序結(jié)構(gòu),而對(duì)于較大陰離子(BF4-,PF6-)配對(duì)的聚離子液體,由于完全固化后陰離子和咪唑環(huán)的強(qiáng)相互作用,陰離子之間有序排列又形成對(duì)應(yīng)陰離子與陰離子的介觀層狀有序結(jié)構(gòu)。本文系統(tǒng)的研究了烷基取代鏈長(zhǎng),配對(duì)陰離子對(duì)聚離子液體自組裝聚集體結(jié)構(gòu)的影響,以及聚離子液體溶液在溶劑揮發(fā)過(guò)程中其聚集體結(jié)構(gòu)的演化過(guò)程,為設(shè)計(jì)聚離子液體自組裝體和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)作用。
【關(guān)鍵詞】：聚離子液體 自組裝 層狀結(jié)構(gòu) 溶致型液晶 介觀結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：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(zhǎng)對(duì)離子液體自組裝體結(jié)構(gòu)的影響13
• 1.2.2 溫度以及添加物對(duì)離子液體自組裝體結(jié)構(gòu)的影響13-14
• 1.2.3 濃度對(duì)離子液體凝膠聚集體結(jié)構(gòu)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(lèi)聚離子液體固化過(guò)程中聚集行為的研究23-46
• 2.1 前言23-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分24-32
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)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(cè)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(jié)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(guò)程中聚集行為的研究34-44
• 2.3.2.1 烷基取代鏈長(zhǎng)對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)聚離子液體自組裝聚集體結(jié)構(gòu)的影響42-44
• 2.3.3 自組裝聚集體形成機(jī)理44-45
• 2.4 本章小結(jié)45-46
• 第三章 不同碳鏈長(zhǎng)咪唑類(lèi)聚離子液體固體粉末微觀聚集結(jié)構(gòu)的研究46-63
• 3.1 前言46
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分46-53
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料46-47
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)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(cè)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(jié)果與討論53-59
• 3.3.1 烷基取代鏈長(zhǎng)對(duì)聚離子液體結(jié)晶性能的影響53-54
• 3.3.2 陰離子對(duì)C_(16)烷基取代聚離子液體結(jié)晶性能的影響54-55
• 3.3.3 陰離子對(duì)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(zhǎng)度對(duì)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(jié)構(gòu)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(jié)62-63
• 第四章 總結(jié)與展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 已發(fā)表或待發(fā)表論文70-71
• 致謝71

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