负离子聚合制备环氧化八臂星形聚异戊二烯及其表征

利用仲丁基锂引发异戊二烯进行高真空负离子聚合制备聚异戊二烯基锂活性链(PI-Li),再与八乙烯基多面体齐聚倍半硅氧烷(OVPOSS)在环己烷中发生加成反应,一步法制得八臂星形聚合物.利用分级沉淀去除稍过量的的线型聚异戊二烯以及低加成产物,即可得到纯的八臂星形聚异戊二烯(8PI-POSS).最后,通过甲酸/过氧化氢对8PI-POSS中的聚异戊二烯链进行部分氧化反应,获得环氧化八臂星形聚异戊二烯(8EPI-POSS).利用核磁共振波谱(~1H-,~(13)C-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)对聚合物的化学结构、分子量及分子量分布进行表征.实验结果表明,通过调节单体与引发剂的摩尔比,成功合成了不同聚合度的8PI-POSS和8EPI-POSS;并且通过改变氧化反应的温度和时间以及氧化试剂的用量,可以简易改变8EPI-POSS的环氧度.最后,通过热失重分析(TGA)测试了几种聚合物的热分解温度,结果显示,PI均聚物在200oC左右开始分解,而由于POSS的引入,8PI-POSS和8EPI-POSS在340oC左右才开始分解,并且与PI均聚物相比,在800oC还有大概3%的残留组分.     

官能团化POSS及多臂星形聚酯的合成与表征

利用八乙烯基多面体齐聚倍半硅氧烷(OVPOSS)与2-巯基乙醇、1-巯基甘油或半胱胺盐酸盐发生高效的"巯基-烯"点击化学反应,制备了表面分别含有8个或16个羟基以及8个氨基的3种POSS衍生物POSS-8OH、POSS-16OH和POSS-8NH2,采用核磁共振波谱(1H-, 13C-NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)详细表征了它们的化学结构.随后,利用POSS-8OH和POSS-16OH中的羟基分别引发ε-己内酯(ε-CL)和2-乙氧基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(EOP)进行开环聚合,成功合成了疏水性八臂和十六臂星形聚己内酯(POSS-8PCL和POSS-16PCL)以及亲水性八臂星形聚磷酸酯(POSS-8PEEP).利用FTIR、1H-NMR、13CNMR、凝胶渗透色谱(GPC)和热失重分析(TGA)表征了星形聚酯的化学结构、分子量和分子量分布以及热稳定性.     

含POSS侧基的非环二烯烃易位聚合及离子型杂化聚合物表征

基于七异丁基-胺丙基-多面体低聚倍半硅氧烷(POSS-NH₂)与溴丁烯或溴代十一烯反应, 一步法合成了含POSS侧基的两种杂化二烯烃. 以钌卡宾络合物为催化剂的非环二烯烃易位(ADMET)聚合, 短链二烯烃未能发生, 而长链二烯烃能顺利实现. 将杂化二烯烃转变为离子型杂化二烯烃, 其ADMET聚合活性较高, 随着反应时间延长, 聚合物分子量明显增大, 分子量分布变窄, 体现了逐步聚合的特征. 核磁共振分析揭示了聚合物的不饱和结构和聚合反应的变化过程. 主链不饱和的无定形聚合物, 经氢化作用转变为饱和的离子型杂化聚乙烯, POSS基团精确地连接在聚乙烯骨架的侧位上, 且POSS基团和聚乙烯骨架均表现出较强的结晶能力. 这种离子型杂化聚乙烯具有球形的单分子或聚集形态, 可直接构筑纳米尺度的聚合物材料.     

活性聚合在星形聚合物合成中的应用

星形聚合物在近年来发展迅速,其结构、形态、合成方法与功能性是高分子科学的研究热点。本文主要从活性离子聚合手段与活性自由基聚合手段两方面对星形聚合物的合成方法进行分类,依托星形聚合物的单体选择、星形臂的特性以及整体功能性进行系统阐述,介绍近年来星形聚合物合成方法、形貌控制以及功能性质的最新研究进展。本文结合现阶段最新的研究成果,对星形聚合物在功能与应用之间的广泛前景与联系进行了展望与预测。     

活性聚合在星形聚合物合成中的应用

星形聚合物在近年来发展迅速,其结构、形态、合成方法与功能性是高分子科学的研究热点.本文主要从活性离子聚合手段与活性自由基聚合手段两方面对星形聚合物的合成方法进行分类,依托星形聚合物的单体选择、星形臂的特性以及整体功能性进行系统阐述,介绍近年来星形聚合物合成方法、形貌控制以及功能性质的最新研究进展.本文结合现阶段最新的研究成果,对星形聚合物在功能与应用之间的联系进行了展望与预测.     

星型POSS/PMMA复合材料的ATRP合成及其热性能研究

以γ-氯丙基三乙氧基硅烷为原料合成八官能团γ-氯丙基多面体低聚倍半硅氧烷(POSS),以该POSS为引发剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成具有星型结构的POSS/PMMA复合材料.通过傅立叶红外(FTIR)、核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和X-射线衍射(XRD)等手段对POSS和POSS/PMMA的化学组成和结构进行了表征,结果表明已经合成八官能团γ-氯丙基POSS,POSS/PMMA复合材料具有分子设计的预定结构,且复合材料的分子结构得到了较好的控制.通过ATRP法实现了POSS在聚合物中的单分散.此外,TGA的研究表明,POSS的引入提高了聚合物的热稳定性.     

丙烯酸酯/液晶/POSS复合体系光聚合过程中的体积收缩

采用光-流变学方法研究了丙烯酸酯/液晶复合体系的光聚合凝胶时间及体积收缩率,并与密度法测量的体积收缩率进行了对比.结果表明,该复合体系的凝胶时间小于10 s,光-流变学方法可以在线测量丙烯酸酯单体/液晶复合体系的光聚合体积收缩.以2种不同结构的多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)掺杂丙烯酸酯/液晶复合体系,八甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷(MA-POSS)使丙烯酸酯/液晶复合体系的双键转化率略有降低,掺杂10 wt%MA-POSS使体系的光聚合体积收缩率仅降低了12%;而甲基丙烯酰氧基七异丁基倍半硅氧烷(MI-POSS)对体系双键转化率的影响较小,显著降低了体系的光聚合体积收缩,掺杂10 wt%MI-POSS使体系的光聚合体积收缩率降低29%.     

线性/三臂星型端羟基聚丁二烯的活性负离子聚合及其表征

在环己烷溶剂中,以自制的叔丁基二甲基硅氧基丙基锂为引发剂,丁二烯为单体,四氢呋喃为结构调节剂,采用活性负离子聚合法合成了线形端羟基聚丁二烯(L-HTPB).在此基础上,以甲基三氯硅烷为偶联剂合成了星形端羟基聚丁二烯(S-HTPB).采用GPC和1H-NMR对L-HTPB和S-HTPB结构进行了表征,结果表明,采用负离子聚合法合成的2种聚合物具有相同的微观结构,且线形端羟基聚丁二烯的平均官能度大于1.9,星形端羟基聚丁二烯的平均支化度和平均官能度大于2.8,与理论设计值基本相符.另外,实验中通过调节溶剂中环己烷和四氢呋喃的比例来控制聚合物主链的微观结构.实验结果证实,随复配溶剂中环己烷用量的增加,聚合物1,4-结构相对含量逐渐增大,特别是顺式1,4-结构相对含量增大的趋势比较明显;当聚合溶剂采用单一的环己烷时,聚合物主链1,4-结构相对含量大于90%,顺式1,4-结构相对含量高达70%以上,聚合物主链中1,2-结构相对含量约为5.70%;相反,当聚合溶剂采用单一的四氢呋喃时,聚合物主链1,2-结构相对含量大于90%,而顺式1,4-结构相对含量趋于0,样品的外观表现为塑料.     

离子液体中单电子转移活性自由基聚合法制备星形聚丙烯酰胺

以季戊四醇为原料,合成了2,2-二溴甲基-1,3-二溴丙烷(PEBr4),并以此为四官能度引发剂,Cu0粉/三-(2-二甲氨基乙基)胺(Me6-TREN)为催化体系,在离子液体中实现了丙烯酰胺(AM)的单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP),得到了窄分子量分布的星形聚丙烯酰胺(PAM),Mw/Mn约为1.26(MGPCn=14.1×103,转化率为43.4%)。 采用1H NMR对PAM结构进行表征确认,并采用GPC测定了PAM的分子量及分子量分布;考察了水、单体/催化剂(引发剂)配比对聚合反应的影响。 结果表明,少量水的加入能够加快聚合反应,使链增长速率常数由kappp=0.042 4 h-1增加至kappp=0.148 6 h-1;催化剂、引发剂用量越大,AM的SET-LRP的聚合反应速率越快,聚合反应的可控性越好,Mn随催化剂用量的增大及引发剂用量的减小而增大,且与理论分子量相近,分子量分布均呈下降趋势。     

活性阴离子聚合及其单体的研究进展

适用于活性阴离子聚合的单体拓展研究是有关活性阴离子聚合的一项重要的研究工作.本文重点介绍了近十年在活性阴离子聚合领域出现的新型单体的结构设计、合成及其聚合过程的研究进展.文中涉及到的新型单体主要包括非(弱)极性类单体、极性单体及其它单体.进一步细分,非(弱)极性类单体分为苯乙烯衍生物类单体和丁二烯衍生物类单体,极性单体中含有丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体、氯乙烯以及N-乙烯基咔唑,其它单体包括异氰酸酯类、烯酮类以及杂环类单体.最后本文对上述这些新型单体中的一些单体用于复杂大分子拓扑结构的设计合成情况也作了简要介绍.     

ANIONIC SYNTHESIS OF A “CLICKABLE” MIDDLE-CHAIN AZIDE-FUNCTIONALIZED POLYSTYRENE AND ITS APPLICATION IN SHAPE AMPHIPHILES

"Click chemistry" is, by definition, a general functionalization methodology (GFM) and its marriage with living anionic polymerization is particularly powerful in precise macromolecular synthesis. This paper reports the synthesis of a "clickable" middle-chain azide-functionalized polystyrene (mPS-N3 ) by anionic polymerization and its application in the preparation of novel shape amphiphiles based on polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS). The mPS-N3 was synthesized by coupling living poly(styryl)lithium chains (PSLi) with 3-chloropropylmethyldichlorosilane and subsequent nucleophilic substitution of the chloro group in the presence of sodium azide. Excess PSLi was end-capped with ethylene oxide to facilitate its removal by flash chromatography. The mPS-N3 was then derived into a giant lipid-like shape amphiphile in two steps following a sequential "click" strategy. The copper(I)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition between mPS-N3 and alkyne-functionalized vinyl-substituted POSS derivative (VPOSS-alkyne) ensured quantitative ligation to give polystyrene with VPOSS tethered at the middle of the chain (mPS-VPOSS). The thiol-ene reaction with 1-thioglycerol transforms the vinyl groups on the POSS periphery to hydroxyls, resulting in an amphiphilic shape amphiphile, mPS-DPOSS. This synthetic approach is highly efficient and modular. It demonstrates the "click" philosophy of facile complex molecule construction from a library of simple building blocks and also suggests that mPS-N3 can be used as a versatile "clickable" motif in polymer science for the precise synthesis of complex macromolecules.     

侧基含纳米构筑单元的甲壳型液晶高分子的多层次自组装

甲壳型液晶高分子可以呈现超分子柱或片层的链构象,因此可以作为超分子液晶基元形成多种液晶相态,如六方柱状相、柱状向列相、六方柱状向列相、近晶相等.将纳米构筑单元,如一维的二联苯、二维的苯并菲、三维的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)等,引入到甲壳型液晶高分子中,所得聚合物可以自组装形成在亚十纳米和近纳米尺度的多级有序结构.这些结构具有尺寸可控及单分散的优点,可望在有机光电、纳米多孔膜以及纳米光刻等领域有着广阔的应用前景.本文主要介绍了将二联苯、偶氮苯、棒状多苯结构、苯并菲和POSS基元引入到甲壳型液晶高分子中制备多级组装结构的相关工作.     

含多面低聚倍半硅氧烷新型杂化聚合物的合成

基于多面低聚倍半硅氧烷（POSS）的杂化聚合物是近年发展起来的一类新型有机/无机杂化材料,性能独特,应用前景广阔。本文综述了含POSS新型杂化聚合物的合成研究进展,涉及自由基溶液聚合、可控活性聚合、开环易位聚合、缩聚和配位聚合。     

基于高真空实验技术活性阴离子聚合方法学研究进展

活性阴离子聚合能够得到分子量及分布可控的模板聚合物,是环状、树枝状以及多臂星形等复杂拓扑结构聚合物的重要合成方法。高真空实验技术能够使反应环境彻底封闭、杜绝杂质影响从而得到更加精确的实验数据,因此成为活性阴离子聚合理论研究的重要手段。本文对基于高真空实验技术的活性阴离子聚合方法学研究进行了总结,通过多官能引发剂、“大单...     

Facile Synthesis of DendriMac Polymers via the Combination of Living Anionic Polymerization and Highly Efficient Coupling Reactions

Two DendriMac polymers (Dendri‐hydr and Dendri‐click) are efficiently and conveniently synthesized via the combination of living anionic polymerization (LAP) and hydrosilylation/click chemistry. Based on the end‐capping of DPE derivatives (DPE‐SiH and DPE‐DA) toward polymeric anions, the polymeric core and arms are effectively synthesized, and the base polymers can be regarded as polymeric bricks. Hydrosilylation and click chemistry are used as coupling reactions to construct the DendriMac polymers with high efficiency and convenience. The numbers of branched arms are calculated by SEC as 5.84 and 6.08 for Dendri‐hydr and Dendri‐click, respectively, which indicate that the DendriMac architectures exhibit high structural integrity. Because of its independence, high efficiency, and convenience, the whole construction can be regarded as the “building of polymeric bricks.”