熱致可逆變色的聚二炔材料的構筑和性質研究.pdf

1、聚二炔是一類在理論和應用研究領域都引起廣泛關注的共軛高分子。聚二炔自身優(yōu)異的光學和電學性質，使其在非線性光學，光伏電池，生物醫(yī)學等領域有著廣闊的應用前景。除此之外，在外界刺激如熱，pH，離子，應力，電場或磁場等作用下聚二炔會發(fā)生顏色的變化，使其非常適合設計成化學或生物傳感器。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)境響應變色，但是一般聚二炔材料的熱致變色過程往往并不可逆，這極大地限制了材料的重復使用。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構與相互作用力。具體而言，材料的可逆需要聚二炔的側鏈之間存在強相互作用，這往往需要化學合成新的二炔分子;或者將聚二炔的側鏈固定在熱穩(wěn)定的固相基質上，比如硅，碳管或者高分子。同時以上的化學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道的具有可逆變色性質的聚二炔材料非常少。在本研究論文中，我們制備了兩類能實現(xiàn)完全可逆熱致變色的聚二炔納米復合物。研究了材料可逆變色的

3、機理以及影響可逆性的各種因素，另外我們也提出相應的模型來解釋該可逆過程。本論文包括以下兩個部分:
　　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構，而且其聚合產物可以實現(xiàn)完全可逆熱致變色。因為PCDA分子與MA分子的作用較弱，MA分子自身有較強的結晶趨勢，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鍵膠束的方法加上退火處理解決了這一問題。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。同時因為MA分子的高熔點而且易于形成二維氫鍵網絡結構，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節(jié)的熒光能量轉移體系
　　在本工作中，我們報道了一種簡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)復合物的方法。將稀土離子插入二炔酸(PCDA)晶體的層狀結構中，隨后在略高于PCDA晶體熔點下退火處理得到PCDA-Ln納米晶。然后PCDA-Ln納米晶拓撲聚合得到PDA-Ln納米復合物，其中PDA側鏈上的羧基與稀土離子通過非共價作用交聯(lián)起來。該物理交聯(lián)