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.     

酶催化原子转移自由基聚合

原子转移自由基聚合(ATRP)是制备分子量以及分散度可控聚合物的重要途径。然而,受制于除氧步骤复杂、金属催化剂残留以及单体适用范围有限等因素,ATRP难以应用于批量制备功能化聚合物/共聚物材料,限制了其进一步应用。近年来提出和发展的酶催化聚合,为高效便捷除氧、拓展单体适用范围以及制备具有特殊(纳米)结构的纯净聚合物/共聚物提供了新思路。本文详细介绍了酶的结构与催化机理,以酶的种类进行分类,系统总结了具有不同结构的酶催化体系(包括过氧化辣根酶、血红蛋白、血红素、漆酶等)的催化机理、适用单体、优缺点及应用等;综述了酶以及酶模拟物催化ATRP体系的发展现状;最后,对酶催化ATRP的发展前景和挑战进行了探讨和展望。     

采用ATRP/CuAAC技术制备新型大分子的研究进展

综述了近几年ATRP/Cu AAC技术在聚合物合成中的应用,包括环状聚合物的制备、嵌段和接枝聚合物的制备、一锅法ATRP-Cu AAC,Cu AAC和ATRP联用技术在生物化学中的应用等。参考文献31篇。     

ATRP大分子引发剂的合成及应用

原子转移自由基聚合(ATRP)是一种新型的可控/活性聚合技术,现已广泛应用于聚合物分子结构设计、无机材料表面修饰、蛋白质检测以及生物大分子的分离和杀菌防污等.在此类反应过程中涉及的三大要素:单体、引发体系(引发剂、催化剂、配位剂)及反应介质,其中核心要素为ATRP引发剂,其结构与性质是ATRP反应成败的决定因素之一.本文在综述了小分子引发剂的种类与性质及ATRP的反应机理的基础上,着重综述了近年来官能团反应法、偶联反应法及自由基聚合法制备ATRP大分子引发剂的最新进展.同时还综述了大分子引发剂通过ATRP反应在聚合物结构设计中的应用,以及对无机材料和生物材料的表面修饰的最新进展,最后对ATRP引发体系的未来发展与应用进行了展望.     

基于原子转移自由基聚合和“Click”化学方法制备手性色谱固定相

应用原子转移自由基聚合(ATRP)法和"Click"化学方法,以含叠氮基的烯类化合物为单体,在硅胶表面引发聚合,制备了"梳状"手性固定相.该固定相的合成采用"接出"方法接枝聚合物链,使接枝层更为均匀,并且避免了传统合成方法(如物理吸附等)稳定性差的缺点.所得到的"梳状"手性固定相实现了对一些手性药物的分离;并考察了该固定相中聚合物链的密度和长度对其手性分离能力的影响.     

Au/聚4-乙烯基吡啶-b-聚乙二醇嵌段聚合物刷的合成及其pH响应行为

作为受限高分子体系的一个经典模型,高分子刷在胶体稳定、聚合物链的自组装以及摩擦学等方面具有潜在的应用价值。 本文通过原子转移自由基聚合(ATRP)和点击化学(Click Chemistry)方法在金(Au)基底表面制备了pH响应性聚4-乙烯基吡啶-b-聚乙二醇(P4VP-b-PEG)嵌段聚合物刷。 通过频率-耗散型石英微天平(QCM-D)、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)等技术手段分别对Au/P4VP-b-PEG聚合物刷经不同pH值溶液处理后的形态变化、表面组成和表面形貌进行了进一步深入研究。 结果表明,用不同pH值溶液处理P4VP-b-PEG嵌段聚合物刷后,该聚合物刷呈现刺激响应规律。 当pH=1.5时,P4VP链段质子化,由于静电排斥作用使P4VP-b-PEG链段呈伸展构象;当pH=11.5时,P4VP链段去质子化,并且由于失去部分结合水,P4VP-b-PEG链段呈塌缩构象。     

含有仲氨基团的甲基丙烯酸酯单体的原子转移自由基聚合研究

聚(4-甲基丙烯酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)(PTMA)是一种具有应用前景的锂离子电池正极材料,一般通过2,2,6,6-四甲基哌啶醇-4-甲基丙烯酸酯(TMPM)的自由基聚合及进一步氧化来制备.但是TMPM的可控自由基聚合受制于其分子中的仲氨基团.通过对不同的引发剂和催化体系TMPM的原子转移自由基聚合(ATRP)进行了研究,得到了TMPM最优的ATRP聚合条件,为合成具有不同分子量或拓扑结构的自由基聚合物奠定了基础.     

多重点击反应制备拓扑结构聚合物

点击反应由Sharpless提出,是一类具有高效、可靠、高选择性等特点的反应,被广泛用于各种拓扑结构聚合物的制备.目前,应用较为广泛的点击反应主要有Cu(I)催化的叠氮/炔环加成反应(CuAAC)、Diels-Alder(D-A)反应、巯基-烯及巯基-炔点击反应和氮氧自由基偶合反应.近年来,将多种点击反应结合起来,为高效合成拓扑结构聚合物提供了新的思路.本文综述了近几年来采用多重点击反应策略联用制备拓扑结构聚合物的研究进展,并对其发展趋势进行展望.     

光敏感三臂星形聚[甲基丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯]的合成及其光敏性能研究

以香豆素为光敏感基元,通过多步反应制备了三臂ATRP引发剂C-Br3,然后以CuBr/PMDETA为催化体系、甲基丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯(DMAEMA)为单体,ATRP聚合法制备了三臂星形聚合物C-(PDMAEMA)3.用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)和核磁共振仪(1H-NMR)等对C-Br3及聚合物进行了结构表征.研究表明,该三臂星形聚合物可在水中直接形成胶束,且该聚合物可在365和254 nm交替紫外光照下发生可逆光二聚反应.纳米粒度跟踪显示,光照前其胶束粒径为(87.7±27.8)nm、呈高斯分布;而在365和254 nm光反应后,聚合物胶束粒径大小与分布仅发生微弱变化.这可能是因为在光二聚反应前后,聚合物的双亲结构变化微弱所致.     

3-氯-2-氯甲基-1-丙烯引发苯乙烯原子转移自由基聚合的研究

原子转移自由基聚合(ATRP)是一种活性自由基聚合方法,通过它可以合成结构可控的官能性聚合物[1].双官能性聚合物是制备嵌段聚合物[2]和模型网络的前驱体[3,4],具有较大的理论和应用价值,寻求新的双官能引发剂以获得末端官能性聚合物已经成为当前ATRP研究领域的重要研究方向之一     

水性聚氨酯阻燃纳米复合材料的Click反应制备及性能

以4,4'-二羟甲基-1,4-庚二炔功能单体作为扩链剂制备了端炔基功能化聚氨酯, 与叠氮基改性纳米蒙脱土(MMT-N₃)、 纳米氢氧化铝(ATH-N₃)和纳米氢氧化镁(MH-N₃)通过Click反应制备了水性聚氨酯(WPU)阻燃纳米复合材料. 采用红外光谱(FTIR)、 核磁氢谱(¹H NMR)和扫描电子显微镜(SEM)对WPU阻燃纳米复合材料的结构进行了表征, 对比研究了纳米阻燃剂配比和制备方法对WPU阻燃纳米复合材料的氧指数、 动态燃烧行为和热稳定性的影响. 阻燃性能研究结果表明, 当MMT-N₃, MH-N₃和ATH-N₃的质量分数分别为7%, 2%和1%时, 采用Click反应制备的复合材料的氧指数比纯WPU高7%, 点燃时间从10 s延长到29 s, 峰值热释放速率和烟释放速率分别降低了41%和42%. 热失重分析结果表明, 当MMT-N₃质量分数为10%时, 与WPU相比, 采用Click反应制备的MMT/WPU复合材料在热失重50%时的温度提高了21 ℃. 复合材料断面和燃烧后残渣的SEM分析证明在聚合物基体中Click反应是分散纳米材料的一种有效方法.     

原子转移自由基聚合及其催化引发体系研究进展

原子转移自由基聚合(ATRP)作为一种有效的"活性"/可控聚合可对聚合物进行分子设计,制备结构和相对分子质量可控的各类聚合物,具有潜在而广泛的研究价值。本文综述了ATRP的研究进展,特别是对传统ATRP催化引发体系、RATRP催化引发体系、AGET ATRP催化引发体系、SR&NI ATRP催化引发体系、ICAR ATRP催化引发体系、ARGET ATRP催化引发体系、杂化或双金属催化体系等的催化引发机理进行了详细的介绍。并综述了ATRP聚合中各种实施方法如本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法等的研究现状。     

ARGET-ATRP技术的应用研究进展

电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET-ATRP)作为活性/可控自由基聚合技术的一种,克服了传统ATRP反应的引发剂毒性较大,催化剂用量大,反应需在无氧条件下进行等缺点,利用此技术可合成具有特殊结构和性能的高分子聚合物,已成为高分子领域的研究热点且应用前景广阔。本文阐述了ARGET-ATRP技术的反应机理,综述了ARGET-ATRP技术在制备高聚物(如星型聚合物、嵌段聚合物、超支化聚合物等)和材料改性(如无机材料改性和有机材料表面改性)方面的应用研究进展,并展望了ARGET-ATRP在纺织浆纱领域中具有潜在的应用前景。     

pH敏感型聚合物PEG-b-PHEMA(His)的合成及胶束性能研究

通过点击化学(Click chemistry)与原子转移自由基聚合(ATRP)一锅法合成AB型嵌段聚合物聚乙二醇嵌段聚甲基丙烯酸羟乙酯(PEG-b-PHEMA), 之后对所得聚合物进行组氨酸(His)修饰得到pH敏感型聚合物PEG-b-PHEMA(His), 运用核磁共振(¹H NMR)及凝胶渗透色谱(GPC)表征了该嵌段聚合物及组氨酸修饰后的产物的结构和分子量分布(M_n= 8.2×10³～13.0×10³ g/mol, PDI=1.27～1.51), 说明聚合物被成功地合成且具有较小的多分散系数. 之后对嵌段聚合物PEG-b-PHEMA(His)进行了动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)和临界胶束浓度(CMC)的测试, 结果表明, 聚合物胶束呈球形且粒径分布均匀, 并且粒径随组氨酸接枝率增大而减小. 最后我们做不同接枝比的PEG-b-PHEMA(His)的酸碱滴定曲线, 结果表明, 组氨酸的接入使聚合物具备明显的pH响应能力, 进一步的释药试验也证明了这一结果.     

原子转移自由基聚合在分子结构设计中的应用进展

原子转移自由基聚合(ATRP)是一种新型"活性"/可控聚合技术,可有效地实现对聚合物分子结构的设计,精准地控制聚合物分子结构。本文在介绍了官能团反应法、偶联反应法以及自由基聚合法制备ATRP大分子引发剂的基础上,进一步介绍了通过控制大分子引发剂"活性"点位置进行聚合物结构设计。同时还着重综述了大分子引发剂在嵌段聚合物、梳状聚合物、分子刷聚合物、树状及超支化聚合物和星形聚合物分子设计中的应用。     

有机催化原子转移自由基聚合

过渡金属催化的原子转移自由基聚合(ATRP)是合成结构可控聚合物的重要方法之一,尽管一系列改进ATRP方法可将催化剂的浓度降至ppm级,但不可避免的金属残留仍然是制约ATRP应用的主要瓶颈。近年来,科学家提出并发展了有机催化原子转移自由基聚合(O-ATRP),从根本上规避了金属催化剂的使用与残留。本文对有机催化原子转移自由基聚合的概念、催化体系和聚合机理进行了介绍,同时综述了该新聚合方法在高分子合成与材料制备方面的应用。     

MePEG-b-PCL-b-PDMAEMA的可控合成及性能研究

采用可控开环聚合(ROP)和原子转移自由基聚合(ATRP)相结合的方法制备出一系列单甲氧基聚乙二醇-b-聚(ε-己内酯)-b-聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(MePEG-b-PCL-b-PDMAEMA). 采用核磁(¹H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)研究了聚合物的结构并对聚合物的分子量大小和分布进行了表征. 聚合物的热稳定性能、结晶性能和亲水性能分别由热重分析仪(TGA)、X-衍射仪(XRD)和静态水滴接触角测定. 分别采用荧光光谱法和¹H NMR(以D₂O为溶剂)方法研究了聚合物纳米粒子的形成. 激光光散射(DLS)和透射电镜(TEM)研究结果表明聚合物纳米粒子具有球形结构, 粒子大小在40～70 nm之间并且对外界环境具有pH敏感性能. MePEG-b-PCL-b-PDMAEMA纳米粒子在同时包裹带有正电荷药物以及疏水性药物方面具有潜在的应用前景.     

表面引发原子转移自由基聚合法合成无机/有机核壳复合纳米粒子

原子转移自由基聚合(ATRP)是目前为止最具工业化应用前景的活性/可控自由基聚合方法之一,其最大特点是可以得到分子量分布窄、链结构规整的聚合物,而且可聚合的单体种类多,反应条件温和并易控制。表面引发ATRP(SI-ATRP)特别适合于无机材料表面接枝聚合物或无机/有机复合材料的制备,近年来引起了国内外研究者的高度关注。本文首先对SI-ATRP的反应过程与特点做了阐述,然后重点述评了用SI-ATRP法合成以非金属氧化物纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、金属纳米粒子或其他无机纳米粒子为核的无机/有机复合纳米粒子的研究进展,最后对未来用SI-ATRP法合成无机/有机复合纳米粒子的发展方向和研究前景进行展望。     

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,     

利用原子转移自由基聚合方法制备一种新型聚合物整体柱固相萃取材料初探

利用两步原子转移自由基聚合(ATRP)方法,初步建立了新型聚合物整体柱固相萃取(SPE)材料制备的新方法。首先利用ATRP方法,以乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）为交联剂,在室温条件下,在滤头中原位快速聚合制备得到负载有聚合物整体柱的萃取装置;然后采用表面诱导的电子转移活化再生原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)方法进行表面修饰,得到了聚(二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯)(PDMAEMA)修饰的柱体;进一步将此整体柱用作萃取材料,实现了对激素类药物的富集分析。本研究表明:ATRP有望作为一种简单、有效及反应条件温和的聚合方法用于整体柱的制备,且该方法有潜力实现固相萃取材料在不同装置中的制备。