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博碩士論文 etd-0724101-154743 詳細資訊
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論文名稱
Title
碳六十衍生之星狀高分子的合成與分析
Synthesis and characterization of fullerene-based starburst copolymer
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
78
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2001-06-29
繳交日期
Date of Submission
2001-07-24
關鍵字
Keywords
碳六十、聚胺酯、基質輔助雷射脫附游離法、寡聚苯胺、星狀高分子、凝膠滲透層析法、導電性高分子
fullerene, polyurethane, GPC, MALDI, star polymer, oligoaniline, conductive polymer
統計
Statistics
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中文摘要
我們首先運用基質輔助雷射脫附游離質譜法(MALDI)來分析非水溶性醇化碳六十其表面上的羥基數目,同時也針對環磺酸化碳六十中間物在鹼性環境下進行水解反應而得到的水溶性醇化碳六十,做了相關化學結構上的探討。選擇適當的基質,對於這兩種醇化碳六十衍生物的分析有極大的影響。使用具有雙環結構的2-hydroxyquinoline及2-mecaptobenzothiazol做為基質來分析非水溶性醇化碳六十,可以得到解析度極佳的質量峰分佈,其表面平均羥基數目為12;使用化學結構中具有三個羥基的2,4,6-trihydroxyacetophenone 及四個羥基的Tetrahydroxy-p-benzoquinon來分析水溶性醇化碳六十,可以得到一系列特殊的質量峰分佈。值得注意的是,如果選擇一般的基質來分析水溶性衍生物,卻只能得到純碳六十的訊號。另外我們發現在以2-hydroxyquinoline為基質來分析水溶性衍生物時,碳六十的質量峰發生偏移的現象。經由相關研究後,我們推測質量偏移的”碳六十”並非由誤差所造成,它與原本的碳六十同樣為具有特定結構的分子。而此分子極有可能為嵌入如硼、氮等異元素的新碳簇。
另外,我們藉由尿素基的縮合反應來連結自行製備的寡聚苯胺與聚胺酯預聚物,而合成出段式高分子共聚物(blockcopolymers),並且以此共聚物做為分子臂鏈,以胺酯基的縮合反應將之接在非水溶性醇化碳六十上,形成星狀高分子共聚物(star-burst copolymers)。兩種高分子的分子量特性則主要以MALDI配合凝膠滲透層析法(GPC)來進行分析探討,並且搭配其他的有機光譜來鑑定其化學結構。MALDI的結果直接提供寡聚苯胺及聚(胺酯—醚)兩種高分子及段式共聚物極為準確的分子量分佈情況,進而推算出寡聚苯胺的聚合度及聚(胺酯—醚)、段式共聚物高分子鏈的化學結構。而結合寡聚苯胺及聚(胺酯—醚)的段式共聚物比起相對應的寡聚苯胺,在有機溶劑中則具有較佳的溶解度。在星狀高分子共聚物的分析,我們先由MALDI的結果推得在與星狀高分子共聚物相同的胺酯基縮合反應下,醇化碳六十表面最少可供衍生三至四取代的二苯基甲烷二異氰酸分子。基於此星狀模型分子,我們以GPC來分析星狀聚(胺酯—醚)—寡聚苯胺高分子共聚物。在相對於聚苯乙烯所建立的校正曲線,星狀體與單一段式共聚物的相對分子量計算之下,醇化碳六十表面所衍生的臂鏈數目約為6~7根,與我們所設計之星狀分子模型相當吻合。


Abstract
none
目次 Table of Contents
摘要……………………………………………………………………..Ⅰ

目錄……………………………………………………………………..Ⅲ

圖目錄…………………………………………………………………..Ⅴ

表目錄…………………………………………………………………..Ⅷ
第壹章、 緒論……………………………………………………………1
一、 碳六十與星狀高分子………………………………………...1
二、 導電性高分子………………………………………………...6
三、 基質輔助雷射脫附游離法(MALDI)與凝膠滲透層析法(GPC)……………………………………………………...10
四、 論文目標…………………………………………………….16

第貳章、 實驗方法……………………………………………………..18
一、 星狀高分子的合成………………………………………….18
1. 寡聚苯胺(oligoaniline)的合成……………………………19
(A) 苯胺四聚物(tetraaniline)的合成………………….19
(B)苯胺十六聚物(hexadecaaniline)的合成…………...20
2. 聚胺酯(polyurethane)預聚物的合成……………………..21
(A) 聚胺酯的預聚物的合成…………………………...21
3. 醇化碳六十的合成………………………………………...22
(A) 環磺酸化碳六十衍生物(polycyclosulfate C60)之合成…………………………………………………...22
(B) 非水溶性醇化碳六十衍生物之合成……………...22
(C)水溶性醇化碳六十衍生物之合成…………………23
4. 三段式聚(胺酯—醚)—寡聚苯胺共聚物的合成………...23
(A) 聚(胺酯—醚)—苯胺模型分子的合成…………...23
(B) 聚(胺酯—醚)—苯胺四聚物的合成……………...24
(C)聚(胺酯—醚)—苯胺十六聚物的合成…………….24
5. 星狀聚(胺酯—醚)—寡聚苯胺的合成…………………...25
(A) 醇化碳六十衍生之星狀小分子模型的合成……...25
(B) 星狀聚(胺酯—醚)—苯胺模型分子的合成……...25
(C)星狀聚(胺酯—醚)—苯胺四聚物分子的合成……26
二、 星狀高分子的分子量鑑定………………………………….27
1. 儀器裝置…………………………………………………...27
(A) 凝膠滲透層析儀…………………………………...27
(B) 基質輔助雷射脫附游離飛行時間質譜儀………...28
2. 試劑配製及實驗操作……………………………………...28
(A) 凝膠滲透層析儀的操作條件及樣品配製………...28
(B) MALDI基質與分析物溶液的配製方法………….29
(C) MALDI的實驗操作……………………………….30

第參章、 結果與討論…………………………………………………..31
一、 非水溶性及水溶性醇化碳六十的分析…………………….31
二、 星狀高分子共聚物的分析………………………………….44
1. 寡聚苯胺(oligoanilie)與聚胺酯(polyurethane)預聚物的分析……………………………………………………...44
2. 三段式聚(胺酯—醚)—寡聚苯胺共聚物的分析……….56
3. 星狀聚(胺酯—醚)—寡聚苯胺共聚物的分析………….64

第肆章、 結論…………………………………………………………..73

第伍章、 參考文獻……………………………………………………..76
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