O σκοπός της εργασίας αυτής ήταν η σύνθεση νέων αστεροειδών τριπολυμερών, τύπου An(B-C)n διαφόρων μοριακών δομών, με την τεχνική του «ζωντανού» ανιονικού πολυμερισμού. Αναπτύχθηκε μια μεθοδολογία τεσσάρων διαδοχικών σταδίων σε αντίδραση διαλείποντος έργου η οποία δίνει προϊόντα καθορισμένης μοριακής αρχιτεκτονικής. Η μέθοδος αυτή είναι επέκταση της μεθόδου in-out που χρησιμοποιήθηκε για την σύνθεση ετεροκλαδικών συμπολυμερών αστεροειδών τύπου ΑnBn. Τα νέα αστεροειδή τριπολυμερή Αn(B-C)n αποτελούνται από ένα πυρήνα διασταυρομένων μονομερών από τον οποίο εξέρχονται δύο ειδών κλάδοι θεωρητικά ίσου αριθμού, ήτοι κλάδοι ομοπολυμερούς Α και κλάδοι δι-συσταδικού συμπολυμερούς (B-C). Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε μια ποικιλία μονομερών και παραγόντων συνένωσης προκειμένου να επιτύχουμε το επιθυμητό αποτέλεσμα. Χρησιμοποιήθηκαν διφορετικοί πυρήνες των αστεροειδών τόσο στη φύση (διβίνυλοβενζόλιο, διμεθακρυλικός αιθυλενο-γλυκολεστέρας) όσο και στις διαστάσεις (μίγμα διβίνυλοβενζολίου/στυρενίου) προκειμένου να μελετηθεί η επίδραση που φέρουν. Η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε δίνει τη δυνατότητα του σταδιακού χαρακτηρισμού των προϊόντων ο οποίος ήταν ουσιώδης για τον τελικό χαρακτηρισμό των τριπολυμερών. Για το μοριακό χαρακτηρισμό πρόδρομων και τελικών πολυμερών χρησιμοποιήθηκαν οι τεχνικές της χρωματογραφίας αποκλεισμού μεγεθών, της στατικής σκέδασης φωτός και η φασματοσκοπία του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (1H-NMR). Επιπλέον για λόγους σύγκρισης ιδιοτήτων μεταξύ γραμμικών και αστεροειδών, συντέθηκαν γραμμικά ABC τριπολυμερή χρησιμοποιώντας την μέθοδο της διαδοχικής προσθήκης. Τα τελικά πολυμερή καθαρίστηκαν από τυχόν προσμίξεις με την τεχνική της soxhlet και χρησιμοποιώντας ως διαλύτη κυκλοεξάνιο. Μελετήθηκαν οι μηχανικές ιδιότητες των ετεροκλαδικών αστεροειδών συμπολυμερών σε σύγκριση με τα αντίστοιχα γραμμικά τριπολυμερή, με σκοπό να διερευνηθεί η επίδραση της αρχιτεκτονικής στις ιδιότητες αυτές. Επιπλέον εξετάσθηκε και ο μικροφασικός διαχωρισμός τόσο των γραμμικών όσο και των αστεροειδών τριπολυμερών και ο ρόλος που παίζουν η αρχιτεκτονική και τα μοριακά χαρακτηριστικά των πολυμερών. Η πραγματοποίηση πειραμάτων δυναμικής μηχανικής ανάλυσης καθώς και διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης σε αστεροειδή πολυμερή πολύστυρενίου, πολύ(μεθακρυλικού εξυλεστέρα) και πολύ(μεθακρυλικού μεθυλεστέρα) και στα αντίστοιχα γραμμικά τους πολυμερή οδήγησαν σε ενδιαφέρον συμπεράσματα. Έγινε σαφές πως η δομή και το μοριακό βάρος επηρεάζουν τις ιδιότητες των πολυμερών. / The subject of this research was the synthesis of star-shaped terpolymers An(B-C)n, using the anionic living polymerization. A 4-step methodology in patch reaction was developed which gives polymers of specific molecular structure. This method is expansion of the in-out method which is used to synthesize heteroarm-star copolymers AnBn. The new star terpolymers consist of a core from cross-linked monomers from which derive two kind of branches theoretically equal in number. One is branches of homopolymer A and the other is branches of diblock copolymer (B-C). For this aim a variety of monomers and cross-linking agents was used. Different cores were made on the nature (DVB,EGDMA) and the size (DVB/St) in order to investigate their effect. Through the synthetic methodology we were able to molecular characterize each step which was vital for the final polymer. The polymers were well characterized through specific techniques. In order to measure the molar mass (Mw and Mn) and the polydispersity, I (Mw/Mn), we used Size Exclusion Chromatography (SEC) technique. The number of the branches was calculated by the Static Light Scattering (SLS) technique. Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (1 H-NMR) was used to calculate the percentage of each homopolymer to the terpolymer. Moreover in order to compare the properties of star and linear terpolymers, ABC linear terpolymers were synthesized by sequential addition. The final polymers were purified through the soxhlet technique with cycloexane. The properties of heteroarm star-like terpolymers were studied comparing with that of the corresponding linear terpolymers (the block and arm lengths were equal) in order to understand the effect of the macromolecular architecture on these properties. Moreover the microphase separation was examined in order to study the effect of the architecture and the molecular characteristics on the terpolymers. The Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) experiments on linear and star terpolymers with polystyrene (PS), poly(hexylmethacrylate) (PHMA) and poly(methylmethacrylate) (PMMA) result in interesting conclusions. These conclusions gave us a clear proof that the molecular characteristics and the architecture of the polymers infect their properties.

- / -

- / -

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας ήταν η σύνθεση μιας σειράς τριπολυμερών και ενός πεντασυσταδικού συμπολυμερούς, καθώς και η μελέτη του τρόπου αυτό-οργάνωσής τους σε αραιά υδατικά διαλύματα στα οποία μεταβάλλεται το pH. Τα συμπολυμερή που συντέθηκαν είχαν δομικές μονάδες πολυ(βίνυλο-2-πυριδίνη) P2VP, πολυ(αιθυλενοξείδιο) PEO και πολύ(ε-καπρολακτόνη) PCL. Για την σύνθεση αυτών χρησιμοποιήθηκαν πρόδρομα συμπολυμερή δυο και τριών συστάδων, τα οποία είχαν συντεθεί μέσω ζωντανού ανιονικού πολυμερισμού, και στην συνέχεια με την μέθοδο του πολυμερισμού διάνοιξης δακτυλίου {Ring Opening Polymerization(ROP)} πραγματοποιήθηκε η προσθήκη της ε-CL. Η προσθήκη αυτή πραγματοποιήθηκε με αντίδραση του [Sn(Oct)2] με το ελεύθερο υδροξύλιο του αιθυλενοξειδίου δημιουργώντας έτσι ένα σύμπλοκο που αποτελεί τον εκκινητή, σύμφωνα με τον μηχανισμό εισαγωγής-σύμπλεξης. Ο χαρακτηρισμός των πολυμερών που συντέθηκαν πραγματοποιήθηκε μέσω της Χρωματογραφίας Αποκλεισμού Μεγεθών (SEC) και της Φασματοσκοπίας Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR). Στην συνέχεια προβήκαμε στη μελέτη αραιών υδατικών διαλυμάτων συναρτήσει του pH δυο πολυμερών από αυτά που συνθέσαμε, του πεντασυσταδικού PCL-PEO-P2VP-PEO-PCL και του τριπολυμερούς P2VP-PEO-PCL. Η μελέτη αυτή έγινε μέσω πειραμάτων σκέδασης του φωτός (στατική σκέδαση στις 900 και δυναμική σκέδαση) και μέσω της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης (SEM). Τα πολυμερή αυτά αποτελούνται από P2VP της οποίας η συμπεριφορά διαφοροποιείται με τις αλλαγές του pH μετατρέποντάς την σε έναν κατιονικό υδρόφιλο πολυηλεκτρολύτη σε χαμηλές τιμές αυτού, ενώ καθίσταται ηλεκτρικά ουδέτερη καθώς το pH αυξάνει, με αποτέλεσμα να γίνεται υδρόφοβη λόγω της αποπρωτονίωσής της. Η συμπεριφορά αυτή της P2VP σε συνδυασμό με τον υδρόφιλο χαρακτήρα του PEO και τον υδρόφοβο χαρακτήρα της PCL σε όλες τις τιμές του pH, οδήγησε στην δημιουργία πολυμοριακών συσσωματωμάτων σε ορισμένη περιοχή του pH. Μάλιστα το πεντασυσταδικό πολυμερές σχηματίζει σφαιρικά μικκύλια στην συγκεκριμένη περιοχή. Τέλος πρέπει να αναφερθεί ότι η πρωτοτυπία της παρούσας εργασίας εστιάζεται στο γεγονός ότι δεν έχουν μελετηθεί στο παρελθόν συμπολυμερή PCL με PEO και P2VP. Η ιδιότητα των συμπολυμερών που συνθέσαμε να σχηματίζουν πολυμοριακά συσσωματώματα και μικκύλια, ίσως αποβεί πολύ χρήσιμη σε πολλούς τομείς της βιομηχανίας και της βιοϊατρικής. / This project deals with the synthesis of triblock and pentablock copolymers, which were studied in aqueous solutions as a function of pH. The copolymers, which we synthesized, were Poly(2-vinil pyride)-Poly(ethylene oxide)-Poly(ε-caprolactone) (P2VP-PEO-PCL) and Poly(ε-caprolactone)-Poly(ethylene oxide)-Poly(2-vinil pyride)- Poly(ethylene oxide)-Poly(ε-caprolactone) (PCL-PEO-P2VP-PEO-PCL). The triblock and pentablock copolymers were synthesized via the method of Ring Opening Polymerization (ROP), using as initiator the stannous octoate [Sn(Oct)2]. For the triblock copolymers’ synthesis we used the diblock P2VP-PEO, which was synthesized via the method of living anionic polymerization, and for the pentablock copolymer’s synthesis we used the triblock PEO-P2VP-PEO, which was synthesized via the same method. The molecular weights and polydispersities were determined by Size Exclusion Chromatography and their compositions by 1H NMR. The properties of these copolymers were studied in aqueous solutions as a function of pH, by several experimental techniques such as static and dynamic light scattering and Scanning Electron Microscopy (SEM). The copolymers self organized in different nano structured self-assemblies which depend on the solution pH exhibiting therefore a stimuli responsive behavior.

- / -

- / -

- / -

- / -

- / -

- / -