亚表面引发原子转移自由基聚合制备牢固的嵌入式聚合物刷

本文展示了一种新的材料表面改性方法:原子转移自由基聚合(sSI-ATRP)的亚表面修饰,即通过ATRP反应在聚合物材料界面嵌入聚合物刷,构筑稳定的、厚的聚合物亚表面层.首先,将ATRP引发剂分子通过共价键引入到丙烯酸树脂、聚氨酯、聚酯、环氧树脂等聚合物材料中,然后该基底材料在含有催化剂的单体溶液中引发表面原子转移自由基聚合.表面接枝的亲水聚合物刷使材料的表面变得亲水并发生溶胀,使得单体溶液可以进一步接触到材料内部的引发剂而引发新的ATRP反应,该过程不断重复,最后在基材表面上形成几十微米厚的聚合物刷改性的亚表面层.与传统的表面接枝的聚合物刷相比,这种嵌入式的聚合物刷赋予材料表面改性层更好的机械性能,可承受高载摩擦和更好的抗海生物附着特性,且在改性亚表面层破坏后,不需要引发剂修饰组装而再次重复引发聚合改性.     

金表面聚合物刷及图案化微结构的制备

采用表面引发室温原子转移自由基聚合(ATRP)方法在金基底上原位制备了接枝聚合物刷,其制备过程用厚度测量,ATR-FTIR,XPS等进行了表征,初始时聚合物刷的厚度随着聚合时间的增加线性增加,表现为活性聚合的特征．XPS表征证明表面引发聚合后聚合物刷末端仍然存在ATRP反应的引发剂．紫外光刻图案化的聚合物刷作为电沉积的模板,经电沉积、后紫外处理、湿化学刻蚀步骤后得到了分离的导电聚合物微阵列结构,通过浇注／粘附处理将导电聚合物微阵列转移至硅油弹性体片,由于导电聚合物在湿化学刻蚀中对基底金具有良好的保护作用,因此在导电聚合物阵列被转移后,基底表面得到金微阵列。     

静电纺丝复合反渗透膜的改性制备与脱盐性能

利用静电纺丝技术在无纺布上制备PET纳米纤维膜, 并用交联壳聚糖对其进行改性得到壳聚糖改性纳米纤维复合膜. 以间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)为单体, 采用界面聚合法在壳聚糖改性纳米纤维复合膜的表面制备聚酰胺分离层, 得到新型静电纺丝纳米纤维基复合反渗透膜. 新型复合反渗透膜具有典型的聚酰胺复合反渗透膜的表面脊-谷结构. 从膜的表面形貌、 亲水性、 分离性能等3个方面对水相MPD溶液中阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的含量对膜结构和性能的影响进行了系统研究. 结果表明, SDBS的含量对膜形态结构的均匀性和亲水性有一定影响, 且随着SDBS含量的增加, 膜的脱盐率先增大后减小, 而通量小幅度上升后, 先减小后增大, 呈现规律性变化.     

表面引发聚合新进展及应用

综述了近年来聚合物刷合成与应用方面的新进展.简要介绍了利用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)制备聚合物刷的历程和重要进展.重点论述了通过电化学、光诱导以及牺牲阳极技术、仿生合成等发展了多种表面引发ATRP新方法,基于如何将聚合物从分子尺度过渡到微米尺度的思考,实现了多尺度聚合物刷结构的制备.简要综述了聚合物刷在以下3个方面的应用研究:(1)智能驱动,利用聚合物刷构象变化,实现微悬臂驱动、辅助放大的电驱动以及仿毛毛虫运动.(2)生物润滑,利用聚合物的环境响应行为实现了对摩擦系数的调控,并发展了球刷型润滑材料.(3)表面防污,表面接枝含离子液体官能团的聚合物刷,并与仿生技术相结合,利用化学组成和结构化协同效应,得到一系列高性能低毒海洋防污界面材料.     

光交联Pickering乳液中的粒子稳定剂制备胶体体微胶囊

研究了光敏性聚合物刷修饰二氧化硅纳米粒子的制备及其乳化行为, 提供了一种制备新颖“胶体体”微胶囊的方法. 首先, 在二氧化硅纳米粒子表面引入原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂分子, 通过表面引发ATRP得到含有香豆素侧基聚合物刷光敏性的纳米二氧化硅粒子(SiO₂-PMMA-PCMA); 然后, 以该粒子为乳化剂制备油包水型的皮克林乳液; 最后, 在紫外光的照射下引发香豆素侧基的交联反应从而得到“胶体体”微胶囊. 结果表明, 香豆素单体7-(2-甲基丙烯酰乙氧基)-4-甲基香豆素(CMA)和SiO₂-PMMA-PCMA在紫外光作用下都可以发生交联反应, 以SiO₂-PMMA- PCMA纳米粒子作乳化剂可以制备稳定的皮克林乳液, 光交联后得到的“胶体体”微胶囊的平均粒径约为170 μm.     

由平面合成聚合物刷--表面引发原子转移自由基聚合研究进展

原子转移自由基聚合反应(ATRP)是实现活性聚合,获得可控聚合物的一种有效途径。通过表面引发原子转移自由基聚合,在材料表面合成聚合物刷,是改变材料表面特征的有效方法。本文综述了表面引发原子转移自由基聚合合成聚合物刷及其最新进展。     

用原子转移自由基聚合方法制备新型含有高分子金属配合物的无机-有机杂化材料

近年来,表面引发聚合制备聚合物刷,由于其能控制无机物表面性能,在材料科学方面有广泛的应用前景．在制备聚合物刷的一系列聚合方法中,“活性”／可控自由基聚合,尤其是原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization,ATRP)得到广泛使用．它可获得分子量分布较窄的结构规整的聚合物,可将一些功能性的单体引入聚合物体系获得功能聚合物,     

纳米羟基磷灰石表面接枝聚合左旋丙交酯

为了改善HA纳米粒子与有机PLGA的相容性,分别采用六亚甲基二异氰酸酯加乙二醇、左旋乳酸改性纳米粒子表面后或直接原位接枝聚合左旋丙交酯等3种不同方法,制备了表面修饰聚乳酸的纳米羟基磷灰石(PLLA-g-HA).FTIR、XPS、TEM、TGA测试表明PLLA成功接枝到HA的表面.其中六亚甲基二异氰酸酯加乙二醇改性HA纳米粒子所获得的PLLA接枝率远高于其它两种方法达25%,调整有机相和无机相的比例对PLLA接枝率的影响较小,其在氯仿中可以稳定分散2天以上.共混电纺丝后的拉伸测试表明PLLA-g-HA/PLAG复合纤维膜的力学性能高于HA/PLGA膜,当两者之间的比例为5%拉伸性能达到最大值.     

两亲性PS-b-PEG嵌段共聚物刷的合成及响应行为

利用原子转移自由基聚合(ATRP)和点击化学(Click)反应, 在硅基底上制备了聚苯乙烯-b-聚乙二醇(PS-b-PEG)两亲性嵌段共聚物刷. 首先, 利用ATRP方法在表面改性的硅片引发苯乙烯单体(St)的聚合, 得到PS-Br均聚刷, 然后通过叠氮化钠(NaN₃)将均聚刷末端功能化为PS-N₃, 再与炔基聚乙二醇甲醚(Alkynyl-PEG)发生Click反应, 得到PS-b-PEG嵌段共聚物刷. 通过X射线光电子能谱(XPS)和接触角测量仪表征了聚合物刷的表面化学组成和表面亲疏水性质, 证明在硅基底上接枝了嵌段共聚物刷. 用原子力显微镜(AFM)观察了PS-b-PEG嵌段共聚物刷在不同溶剂处理后的形态结构变化, 研究了其响应行为.     

能够促进细胞黏附的生物活性表面的制备

报道了一种能够促进细胞黏附的生物活性表面的制备方法.首先通过表面引发原子转移自由基聚合方法在硅表面接枝了聚(N-甲基丙烯酰氧基琥珀酰亚胺)(PNMASI)聚合物刷.随着反应时间的增加,接枝层厚度基本呈线性增长,表明聚合反应具有一定的可控性.蛋白质吸附测试表明PNMASI改性后的表面具有高密度固定生物分子的能力.同时,通...     

混杂聚合

混杂聚合是指同一体系内有两种或两种以上不同类型的聚合反应同时进行的过程,如自由基聚合与阳离子聚合,自由基聚合与缩聚等。混杂聚合能够在原位形成高分子合金,并有可能得到互穿网络结构（ＩＰＮ）,从而使聚合产物具备较好的综合性能。     

Kinetic study of the nitroxide‐mediated controlled free‐radical polymerization of n‐butyl acrylate in aqueous miniemulsions

The controlled free‐radical homopolymerization of n‐butyl acrylate was studied in aqueous miniemulsions at 112 and 125 °C with a low molar mass alkoxyamine unimolecular initiator and an acyclic β‐phosphonylated nitroxide mediator, N‐tert‐butyl‐N‐(1‐diethylphosphono‐2,2‐dimethylpropyl) nitroxide, also called SG1. The polymerizations led to stable latices with 20 wt % solids and were obtained with neither coagulation during synthesis nor destabilization over time. However, in contrast to latices obtained via classical free‐radical polymerization, the average particle size of the final latices was large, with broad particle size distributions. The initial [SG1]₀/[alkoxyamine]₀ molar ratio was shown to control the rate of polymerization. The fraction of SG1 released upon macroradical self‐termination was small with respect to the initial alkoxyamine concentration, indicating a very low fraction of dead chains. Average molar masses were controlled by the initial concentration of alkoxyamine and increased linearly with monomer conversion. The molar mass distribution was narrow, depending on the initial concentration of free nitroxide in the system. The initiator efficiency was lower than 1 at 112 °C but was very significantly improved when either a macroinitiator was used at 112 °C or the polymerization temperature was raised to 125 °C. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 40: 4410–4420, 2002     

Simple polymerization through oxygen at reduced volumes using oil and water

An enduring question is: what is the simplest and easiest way to obtain tailored polymers? This communication explores a robust photoiniferter polymerization with only two active ingredients that requires no prior deoxygenation and can be performed on the milliliter scale or sub-milliliter scale. Rather than leaving headspace in the polymerization vessel or scaling reactions up to fill the vessel, this approach fills the headspace of the reaction vessel with mineral oil or inert solvents. This approach can also be applied to polar monomers in aqueous media, using oil as the inert solvent, or to hydrophobic monomers with water as the inert solvent. This method removes enough ambient oxygen that the photoiniferter reaction proceeds with no deoxygenation step, and achieves high conversion and good molecular weight control in 10–20 h in both aqueous and organic solvents. Complex polymer architectures such as multiblock copolymers and gradient polymers were successfully synthesized by this approach.     

丙烯酸2-乙基己酯/丙烯酸辐射乳液聚合——乳胶中羧基的分布

本文用辐射法引发丙烯酸2-乙基己酯/丙烯酸(EHA/AA)乳液共聚合,用酸碱反滴定法研究了剂量率、剂量、乳化剂浓度、固含量、共聚物分子量、丙烯酸浓度、丙烯酸加料方式及丙烯酸预先中和程度等反应条件对乳胶中羧酸可滴定百分比的影响。并对聚合机理作了初步探讨。     

再活化链式聚合

基于传统的链式聚合和逐步聚合二种高分子链增长过程,提出了再活化链式聚合。按此聚合机理,高分子的链增长是通过将一个非活性或睡眠状态的链(Mm)重新活化为活性种(Mm*),活性种再和一个单体(M)反应,生成一个较大分子量的休眠产物(Mm 1)来实现的。再活化链式聚合主要例子包括苯胺和或许其它芳香族单体的氧化聚合,活性自由基聚合,以及核酸和蛋白质合成中的生物聚合。     

乳液原子转移自由基聚合*

原子转移自由基聚合(ATRP)应用于乳液聚合体系的主要挑战在于如何同时保证乳液的稳定性和聚合反应的可控性。本文主要对乳液ATRP体系中影响聚合反应可控性和乳液稳定性的各种因素、乳液ATRP的机理和乳液ATRP的应用等方面进行了综述。表面活性剂亲水亲油性及其亲水亲油基团的化学性质、催化剂/配体在油/水两相之间的分配行为、引发剂的溶解性、反应温度以及各组分的浓度是影响反应可控性和乳液稳定性的主要因素。各组分在油/水两相中的分配行为使得乳液ATRP的机理比传统乳液聚合更加复杂。乳液原子转移自由基聚合结合了活性自由基聚合和乳液聚合的优点,在理论研究和工业生产上具有很大的应用前景。     

Reverse Iodine Transfer Polymerization (RITP) in Emulsion

Reverse iodine transfer polymerization (RITP) is a new controlled radical polymerization technique based on the use of molecular iodine I₂ as control agent. This paper aims at presenting the basics of RITP and the strategy that we have followed for the development of this process in the past three years, from the validation in homogeneous solution polymerization up to recent results in heterogeneous aqueous polymerization processes. Typical examples of RITP of butyl acrylate in emulsion and RITP of styrene in miniemulsion are discussed.     

烯烃配位活性聚合研究的新进展

从活性聚合的特征、催化剂的结构和特点、聚合单体的种类、以及控制工艺条件的重要性4个方面．评述了近年来烯烃配位活性聚合研究的进展状况。     

Liquid-Crystalline Polymer Particles Prepared by Classical Polymerization Techniques

Liquid-crystalline polymer particles prepared by classical polymerization techniques are receiving increased attention as promising candidates for use in a variety of applications including micro-actuators, structurally colored objects, and absorbents. These particles have anisotropic molecular order and liquid-crystalline phases that distinguish them from conventional polymer particles. In this minireview, the preparation of liquid-crystalline polymer particles from classical suspension, (mini-)emulsion, dispersion, and precipitation polymerization reactions are discussed. The particle sizes, molecular orientations, and liquid-crystalline phases produced by each technique are summarized and compared. We conclude with a discussion of the challenges and prospects of the preparation of liquid-crystalline polymer particles by classical polymerization techniques.