熱致可逆變色的聚二炔材料的構(gòu)筑和性質(zhì)研究.pdf

1、聚二炔是一類(lèi)在理論和應(yīng)用研究領(lǐng)域都引起廣泛關(guān)注的共軛高分子。聚二炔自身優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，使其在非線性光學(xué)，光伏電池，生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。除此之外，在外界刺激如熱，pH，離子，應(yīng)力，電場(chǎng)或磁場(chǎng)等作用下聚二炔會(huì)發(fā)生顏色的變化，使其非常適合設(shè)計(jì)成化學(xué)或生物傳感器。其中聚二炔的熱致變色是研究的最為深入而廣泛的一種環(huán)境響應(yīng)變色，但是一般聚二炔材料的熱致變色過(guò)程往往并不可逆，這極大地限制了材料的重復(fù)使用。為了制備可逆熱致變色的聚二

2、炔材料，往往需要精確控制二炔分子的結(jié)構(gòu)與相互作用力。具體而言，材料的可逆需要聚二炔的側(cè)鏈之間存在強(qiáng)相互作用，這往往需要化學(xué)合成新的二炔分子;或者將聚二炔的側(cè)鏈固定在熱穩(wěn)定的固相基質(zhì)上，比如硅，碳管或者高分子。同時(shí)以上的化學(xué)或物理改性都不能破壞二炔分子的有序排列，否則二炔分子不能聚合。以上這些條件的限制使得報(bào)道的具有可逆變色性質(zhì)的聚二炔材料非常少。在本研究論文中，我們制備了兩類(lèi)能實(shí)現(xiàn)完全可逆熱致變色的聚二炔納米復(fù)合物。研究了材料可逆變色的

3、機(jī)理以及影響可逆性的各種因素，另外我們也提出相應(yīng)的模型來(lái)解釋該可逆過(guò)程。本論文包括以下兩個(gè)部分:
　　1.聚二炔酸-三聚氰胺納米晶熱致可逆變色體系
　　在本工作中，我們報(bào)道了一種制備商品化二炔(10，12-二十五碳二炔酸，PCDA)-三聚氰胺(MA)納米晶的方法。PCDA-MA納米晶具有共晶的結(jié)構(gòu)，而且其聚合產(chǎn)物可以實(shí)現(xiàn)完全可逆熱致變色。因?yàn)镻CDA分子與MA分子的作用較弱，MA分子自身有較強(qiáng)的結(jié)晶趨勢(shì)，所以以往的方法并不能

4、制備PCDA-MA共晶化合物。我們利用制備非共價(jià)鍵膠束的方法加上退火處理解決了這一問(wèn)題。制備好的PCDA-MA晶體聚合之后得到聚二炔酸-三聚氰胺(PDA-MA)晶體。由于PDA的側(cè)鏈都和MA分子作用使原本不可逆的PDA顯示可逆熱致變色。同時(shí)因?yàn)镸A分子的高熔點(diǎn)而且易于形成二維氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以MA非常適合傲為二炔分子的支架使其固定在上面。我們發(fā)現(xiàn)合適的退火溫度以及PCDA分子與MA分子之間的相互作用對(duì)PDA-MA的可逆變色起著非常重要的

5、作用。
　　2.聚二炔酸-稀土納米晶熱致可逆變色及可調(diào)節(jié)的熒光能量轉(zhuǎn)移體系
　　在本工作中，我們報(bào)道了一種簡(jiǎn)便又高效的制備具有可逆熱致變色的聚二炔酸-稀土離子(PDA-Ln)復(fù)合物的方法。將稀土離子插入二炔酸(PCDA)晶體的層狀結(jié)構(gòu)中，隨后在略高于PCDA晶體熔點(diǎn)下退火處理得到PCDA-Ln納米晶。然后PCDA-Ln納米晶拓?fù)渚酆系玫絇DA-Ln納米復(fù)合物，其中PDA側(cè)鏈上的羧基與稀土離子通過(guò)非共價(jià)作用交聯(lián)起來(lái)。該物理交聯(lián)