Μακρομοριακή αρχιτεκτονική: αμφίφιλα συμπολυμερή και τριπολυμερή: σύνθεση - χαρακτηρισμός - ιδιότητες

Abstract

The present research work involves synthesis, molecular and morphologicalcharacterization of linear and non linear amphiphilic block copolymers. Synthesis wasaccomplished via various techniques, and particularly anionic polymerization via highvacuum techniques, for the synthesis of linear triblock terpolymers of the PS-b-P2VP-b-PEOtype, atom transfer radical polymerization for the synthesis of star homopolymers (PS)n n=3,4and star diblock copolymers of the (PS-b-P2VP)n n=3,4 type and finally combination of theabove mentioned techniques for the synthesis of star triblock terpolymers [(PS-b-P2VPPEO)n] n=3,4 and dendrimer like [PS-b-P2VP-(PEO)2]n.All synthesized samples were characterized by various techniques such as sizeexclusion chromatography (SEC), membrane osmometry (MO), low angle laser lightscattering (LALLS), proton and carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy (1HNMR/13C-NMR), viscometry of dilute solutions, dynamic laser light scattering (DLS),differential scanning calorimetry (DSC), transmission electron microscopy (TEM) and finalscanning electron microscopy (SEM).The main goal of this research, was to understand and explore the synthetic procedureconcerning the synthesis of linear and multi-branched block copolymers/terpolymers consisting of polystyrene, poly(2-vinylpyridine) and poly(ethylene oxide). The uniqueproperties of this system were examined in diluted solutions or in bulk in order to comparethe star diblock copolymers and star triblock terpolymers. Additionally, thestructure/properties relationship was examined by varying the topology of the final block.Finally, asymmetric integral membranes were formed by the non-solvent inducedphase separation method, utilizing the linear triblock terpolymers of the PS-b-P2VP-PEOtype. The formation of the asymmetric integral membranes was the main work-package of aresearch program funded by the Periphery of Epirus through the General Secreteriat of theEpirus Region under the National Strategic Reference Framework (NSRF) Call 2007-2013,Proposal for Research & Development.

Στα πλαίσια της παρούσης διδακτορικής διατριβής πραγματοποιήθηκε η σύνθεση, ομοριακός και μορφολογικός χαρακτηρισμός γραμμικών και μη γραμμικών αμφίφιλωνπολυμερών. Ως μέθοδοι σύνθεσης χρησιμοποιήθηκαν ο ανιοντικός πολυμερισμός για τηνσύνθεση γραμμικών τρισυσταδικών τριπολυμερών του τύπου PS-b-P2VP-b-PEO, ο ριζικόςπολυμερισμός μεταφοράς ατόμου για την σύνθεση αστεροειδών ομοπολυμερών (PS)n όπουn=3,4 και δισυσταδικών συμπολυμερών με τρεις και τέσσερις κλάδους του τύπου (PS-b-P2VP)n όπου n=3,4 καθώς και συνδυασμός των δύο προαναφερόμενων μεθόδων για τηνσύνθεση αστεροειδών τρισυσταδικών τριπολυμερών (PS-b-P2VP-PEO)n όπου n=3,4 και τωνδενδριτικών ομολόγων τους [PS-b-P2VP-(PEO)2]n.Όλα τα συντιθέμενα δείγματα χαρακτηρίστηκαν με ποικίλες μεθόδους όπως:χρωματογραφία αποκλεισμού μεγεθών, ωσμωμετρία μεμβράνης, σκέδαση φωτός laser υπόμικρές γωνίες, φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού πρωτονίου και άνθρακα(1H-NMR/13C-NMR), ιξωδομετρία αραιών διαλυμάτων, δυναμική σκέδαση φωτός (DLS),διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC), ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (ΤΕΜ),ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM). Βασικός στόχος ήταν η μελέτη σύνθεσης αμφίφιλων πολυμερών απλής ή/καιπολύπλοκης αρχιτεκτονικής, που να φέρουν ως συστάδες το πολυστυρένιο, την πολυ(2-βινυλοπυριδίνη) και το πολυ(αιθυλενοξείδιο). Επιπλέον στόχος ήταν η μελέτη των ιδιοτήτωντων πολυμερών σε διάλυμα και σε στερεά κατάσταση και να γίνει σύγκριση μεταξύ τωναστεροειδών δισυσταδικών συμπολυμερών με τα αντίστοιχα αστεροειδή τρισυσταδικάτριπολυμερή ή/και τα δενδριμερή ομόλογά τους. Επίσης, βασικός σκοπός αποτέλεσε ημελέτη της σχέσης δομής-ιδιοτήτων και η εξάρτησή της από την αρχιτεκτονική (απόγραμμικά τρισυσταδικά τριπολυμερή σε αστεροειδή δισυσταδικά συμπολυμερή, αστεροειδήτρισυσταδικά τριπολυμερή και στα δενδριτικά ομόλογά τους).Τέλος, βασική επιδίωξη αποτέλεσε ο σχηματισμός ασύμμετρων ισοπορωδώνμεμβρανών από τα γραμμικά τρισυσταδικά τριπολυμερή, το οποίο αποτελεί το κύριο πεδίοέρευνας, χρηματοδοτούμενου προγράμματος από την Περιφέρεια Ηπείρου, με τίτλο:«Ανάπτυξη Νέων Υλικών για την Άμεση Χρήση σε Βιολογικό Καθαρισμό και ΧΥΤΑ».