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筒状聚合物刷是一种具有规整结构的高密度接枝聚合物，由于侧链之间强烈的排斥作用而使得主链伸展，整个分子呈蠕虫状形貌。其合成方法和性能研究(基体表面，溶液)是近年来化学界研究的热点。在过去的几十年里，通过主客体分子之间非共价键作用进行的超分子自组装研究取得了极大的进展，尤其是聚合物与环糊精的包合研究是近15年来的一个新的研究分向。
本论文主要工作包括新型梳形聚合物(高密度接枝聚合物刷，接枝聚合物)的合成、两亲性聚合物刷在溶液中的自组装、梳形聚合物与α-环糊精的包合作用、以及双亲水聚合物刷诱导无机盐结晶的研究。论文第一章综述了聚合物刷的合成、溶液行为和应用。第二章提出了接枝聚合物与α-环糊精包合的合成思路与实施方案。在第一部分，我们采用原子转移自由基聚合(ATRP)成功合成出四种不同结构的梳形聚合物，并研究了各聚合物与α-环糊精的包合行为。第二部分合成了不同结构的高密度接枝聚合物刷，讨论了两亲性聚合物刷在溶液中的自组装行为和双亲水聚合物刷对碳酸钙溶液结晶行为的影响。具体研究内容如下。
1.将大分子单体-甲基丙烯酸聚氧乙烯单甲醚酯(PEOMA，Mn=300、475和1100g/moL)进行ATRP均聚合制备了PEO接枝的梳形聚合物P(PEOMA)，并研究了该三种不同侧链长度的梳形聚合物与α-环糊精的包合行为。结果表明，单体分子量为1100和475的聚合产物能够与α-环糊精形成筒状结晶包合物，但是单体分子量为300的聚合物则无法与α-环糊精形成稳定的包合产物。此外，侧链长度对包合有一定的影响，随着侧链长度的下降，形成稳定包合物所需要的时间逐渐延长，并且产率逐渐下降。XRD测试表明包合产物为筒状结晶物，包合也得到了DSC和13CCP/MASNMR测试的进一步确定。包合产物中EO与CD的化学计量比通过1HNMR确定。由于该分子特殊的分子结构，即侧链分子密集的排列在主链周围，侧链之间，侧链与主链之间均存在空间位阻作用，因此形成的包合物中EO与CD的比例较低分子量线形PEO与CD的最大包合度2：1要小。
(第四章)2.采用“graftingfrom”聚合方式，利用大分子单体(PEOMA，Mn=300，475g/moL)，进行ATRP聚合合成了PEO接枝的高密度聚合物刷P(BIEM-g-P(PEOMA))，并研究了该聚合物刷与α-环糊精的包合行为。包合产物通过XRD，1HNMR，ED，SEM，DSC以及TGA进行了表征，研究了包合物的结构以及热性能。研究表明，对于侧链分子量为475的单体所得到的不同侧链聚合度形成的聚合物刷，包合物均为具有筒状结构结晶水凝胶，晶体结构由XRD测试确定。该凝胶具有热可逆行为。对于分子量为300的单体形成的聚合物刷，形成的包合物经电子衍射和SEM测试证明为结构规整的六方晶体。(第五章)
3.ATRP聚合得到ABA型接枝聚合物，并研究了该聚合物与α-环糊精的包合行为。利用聚合物与环糊精的包合以及聚合物的pH响应性，制备了具有pH响应的水凝胶并研究了凝胶的热行为。此外，该凝胶具有温度响应性，当升高到某一温度时，凝胶发生相转变成为溶胶，反之温度降低后则凝胶重新形成，此过程可反复进行。(第六章)
4.采用“graftingfrom”方式，多步ARTP聚合成功合成了两亲性聚合物(PAA-b-P(BIEM-g-PS))，设计合成出主链两段聚合度各为100、150和250而不同长度侧链的聚合物。产物进行了GPC、1HNMR、MALDI-TOF、DLS、SLS以及AFM表征。AFM表明当主链两段的聚合度太低时(DP=100左右)，合成的聚合物刷蠕虫状形貌不太典型，整体能够看到一个个的小棒子形貌，但也有个别的聚集，但当主链聚合度增大到250后，AFM下单根蠕虫状的分子形貌特征十分典型。对合成的不同长度主链和侧链的聚合物刷，分别研究了在不同混合溶剂中的组装行为，如DMF/H2O、THF/H2O、以及1,4-dioxane/H2O。TEM结果表明，在THF/H2O体系中，聚合物刷能够形成囊泡、分散的以及珠串状球形胶束。对于刷子部分聚合度为100左右的样品，所形成的囊泡壁厚十分均匀，为75nm左右。而对于主链两段聚合度较高(DP=250左右)的样品，囊泡的壁厚为125nm左右。结合聚合度和囊泡的尺寸，提出了囊泡的成形机理，即分子形成bilayer结构构成囊泡壁。在DMF/H2O体系中，研究了加水量与形成的珠串球大小的关系，发现随着加水量的增大，球的直径逐渐变小，但又不是无限度的变小，当直径达到60nm后，大小将保持不变。(第七章)
5.采用“graftingfrom”方式，多步ARTP聚合成功合成了双亲水聚合物刷(PEO5000-b-P(BIEM-g-PAA))，利用侧链分子上的羧酸(-COOH)基团与溶液中钙离子的作用，研究了聚合物对CaCO3在水溶液中结晶的影响。AFM测试表明，该聚合物刷为十分均匀的蠕虫状胶束形貌。对于碳酸钙的结晶，分别讨论了不同条件(快速搅拌的方法和静态扩散法)对结晶的影响。SEM测试表明，动态下得到的碳酸钙晶体是方解石和球散石的混合产物，并且随着聚合物浓度的升高，球散石的含量逐渐增大。静态条件下的结晶，得到的为表面带有孔洞的球形产物，XRD证明该产物依然为方解石和球散石的混合产物。(第八章)