由于有关研究的重要理论意义和在药物缓释等方面的巨大实用价值,聚合物胶束已成为近年来研究的热点。光响应性偶氮聚合物胶束是一类与目前已有聚合物胶束不同的新类型,在光存储、光开关、光传感器和光控释放等方面可发挥极其重要作用。本项目拟合成多种新的具有不同结构的偶氮聚电解质和双亲性偶氮聚合物,通过系统研究上述聚合物在不同的选择性溶剂体系中形成胶束的平均粒径、粒径分布、临界胶束浓度(CMC)等,确定聚合物结构、胶束制备条件等对胶束的平均粒径、粒径分布和CMC等的影响规律。进一步通过静态光散射、动态光散射和偶氮生色团'分子探针'的功能系统地研究胶束的内部结构及其形成机理。阐明胶束结构与光响应性的关系。有关研究成果将拓展目前聚合物胶束研究的范围,揭示胶束形成过程的微观机理,并为各种高光敏性、具有不同内部结构和形状尺寸的光响应性胶束的制备和实际应用提供可靠的理论基础。
本项目研究通过大量实验证明,偶氮聚电解质和双亲性偶氮聚合物在溶液中具有复杂的存在状态。这些存在状态包括被溶剂分散的'孤立'聚合物分子、偶氮生色团通过π-π相互作用形成的分子间或分子内H-聚集体、通过亲水-疏水相互作用形成的聚集体等。通过改变聚合物的结构(亲疏水部分的比例、偶氮生色团含量、侧链长度等)、溶剂种类(溶剂选择性)、溶液的pH(调节聚电解质的电离度)、盐浓度(改变对电荷相互作用的屏蔽强度)等条件,对聚合物在溶液的构象、H-聚集的程度、聚集体尺寸和内部结构等能产生明显影响。研究发现通过逐步增加溶剂体系中的水含量,多分散双亲性偶氮均聚物和无规共聚物在选择性溶剂作用下可以直接形成结构规整、尺寸均匀的胶体球。研究阐明了偶氮聚合物胶体球形成的条件和影响因素。实验证明了胶体球粒径等可通过改变聚合物分子结构、起始浓度、分散介质组成和pH等来调控。提出了偶氮聚合物分子逐层聚集形成胶体球的模型。得到的偶氮聚合物胶体球具有胶体球内生色团能发生光致取向和胶体球发生光致形变等新颖的功能性。研究结果对阐明多分散聚合物在溶剂体系中自组装的规律,对制备纳/微米尺度新材料等均有重要意义。