聚乳酸-b-聚(N~ε-苄氧羰基-L-赖氨酸)-b-聚乙二醇的合成与表征

用端氨基聚乳酸做引发剂,在DMF中引发Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸酐(Lys(Z)-NCA)聚合,合成了端氨基聚(Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸)-b-聚乳酸两嵌段共聚物.以端羧基聚乙二醇经NHS活化与端氨基聚(Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸)-b-聚乳酸偶联,合成了聚(乳酸-b-Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸-b-乙二醇)三嵌段聚合物.利用IR、1H-NMR、GPC和TEM对它们的结构、形态进行了表征,结果表明,所合成的分子量可控、分子量分布窄(Mw/Mn=1.07)的嵌段共聚物,酰化反应产率达70%以上.同时聚乙二醇和Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸被引入到聚乳酸主链中,在聚合物侧链脱保护后有望改善聚乳酸的细胞亲和性。     

聚苯乙烯-b-聚右旋乳酸二嵌段共聚物的热性能和结晶行为研究

合成了系列聚右旋乳酸(PDLA)嵌段重量分率(fw=0～0.61)的窄分子量分布聚苯乙烯-b-聚右旋乳酸二嵌段共聚物(PS-b-PDLA).运用温度调制示差扫描热分析仪(TMDSC)和热台偏振光显微镜(POM)等研究手段,对制备所得的结晶性二嵌段共聚物的热性能、结晶速率与结晶形貌等进行了研究.研究结果表明,与聚右旋乳酸均聚物相比,随着PS-b-PDLA中结晶性PDLA嵌段重量分率fw减少,无定形聚苯乙烯嵌段(PS)对PDLA嵌段链段的结晶抑制作用增强,PS-b-PDLA的热结晶性能与结晶形貌发生显著变化;相对于PDLA均聚物,PS-b-PDLA的冷结晶温度(Tcc)和结晶平衡熔点(Tm0)分别下降14℃和38℃,球晶生长速率明显降低.在无定形PS嵌段链段的玻璃化温度(Tg)附近,二嵌段PS-b-PDLA的结晶行为出现拐点,揭示PS嵌段由于相分离所形成纳米微相空间对PS-b-PDLA中PDLA链段的结晶产生影响,并且该影响作用程度与PDLA嵌段的重量分率fw和结晶温度(Tc)相关。     

多臂聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物的合成及性能研究

采用电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)制备了端羟基聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(HO-PBA-b-PMMA),在此基础上,与六亚甲基二异氰酸酯三聚体(N3390)反应,合成了多臂聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物.通过凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振仪(1H-NMR)、傅里叶变换红外光谱计(FTIR)对聚合物的结构进行了表征,利用原子力显微镜(AFM)观察了其形貌,采用动态热机械分析仪(DMA)和万能拉伸机研究了聚合物的热性能、力学性能及多臂嵌段共聚物对PMMA的增韧性能.结果表明:成功制备了端羟基聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯,以及多臂聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物.在异氰酸酯基/羟基(NCO/OH)摩尔比为1.2/1时,制得的多臂嵌段共聚物相对分子质量最大,Mark-Houwink参数α值最小,表明此时三臂嵌段共聚物最多.多臂嵌段聚合物的拉伸强度和断裂伸长率比线型聚合物均有明显提高,且在NCO/OH摩尔比为1.2/1时达到最大,分别为7.6 MPa和73%.多臂嵌段聚合物具有更高的玻璃化转变温度(Tg).通过原子力显微镜(AFM)表明,多臂聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物形成了以聚丙烯酸丁酯链段为核,聚甲基丙烯酸甲酯为壳的核壳结构.具有核壳结构的多臂聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物对聚甲基丙烯酸甲酯有明显的增韧作用.     

两亲性树枝状嵌段共聚物刷的合成与构象研究

近期研究发现两亲性嵌段共聚物刷能引发“有序自发乳化”,一步法制备有序多孔光晶微球.上述研究主要基于侧链为线形聚合物的嵌段共聚物刷,而侧链拓扑结构变化对乳液受限自组装的影响尚不明确.本工作中设计合成了亲水和疏水的降冰片烯基楔形单体,并通过顺序开环易位聚合(ROMP)成功合成了一类两亲性树枝状嵌段共聚物刷.通过核磁氢谱(¹H-NMR)清晰表征了产物的化学结构,凝胶渗透色谱(GPC)表明共聚物的分子量呈较窄的单峰分布,聚合反应过程具有较好的可控性.通过改变单体和催化剂的比例获得不同分子量的共聚物刷,利用凝胶渗透色谱联用光散射(GPC-MALS)研究了侧链结构对聚合物溶液构象的影响,结果显示一代树枝状共聚物刷表现为无规线团构象,而二代产物则呈现棒状构象,单个聚合物链的原子力(AFM)表征证实了上述结果.     

点击化学法合成PBA-b-PMMA环状嵌段共聚物的研究

利用点击化学(click)反应和原子转移自由基聚合(ATRP)相结合的方法,合成了聚(丙烯酸丁酯-b-甲基丙烯酸甲酯)(PBA-b-PMMA)环状嵌段聚合物.使用傅里叶红外光谱、核磁共振谱和凝胶渗透色谱对合成产物结构进行表征.利用热重分析和差示扫描量热法分析比较了PBA-b-PMMA环状嵌段聚合物与线性嵌段聚合物的热动力学性能,结果表明两者具有相近的玻璃化转变,而环状嵌段聚合物则表现出较高的热分解温度.透射电子显微镜观察分析发现环状嵌段聚合物呈现的微相结构与线性嵌段聚合物完全不同,环状嵌段聚合物的相分离呈现连续-分散相结构,分散相(PBA)形态类似于蠕虫状,相畴尺寸在纳米尺度;退火后,相畴尺寸也明显增加.     

官能化聚四氢呋喃-b-聚异丁烯-b-聚四氢呋喃三嵌段共聚物的合成与性能

采用2-氯-2,4,4-三甲基戊烷或对二枯基氯为引发剂和TiCl4或FeCl3为共引发剂,引发异丁烯(IB)可控/活性正离子聚合与官能端基转化,设计合成不同分子量及窄分子量分布的端基官能化聚异丁烯,如双端烯丙基溴官能化聚异丁烯(Br-PIB-Br)或双端烯丙基胺官能化聚异丁烯(H2N-PIB-NH2).采用烯丙基溴/高氯酸银体系引发四氢呋喃(THF)开环聚合,合成聚四氢呋喃活性链(PTHF+).进一步通过将IB可控/活性正离子聚合与THF可控/活性正离子开环聚合2种方法相结合,设计合成2种新型官能化聚四氢呋喃-b-聚异丁烯-b-聚四氢呋喃(PTHF-b-PIB-b-PTHF)三嵌段共聚物:(1)以上述Br-PIB-Br为大分子引发剂,在AgClO4作用下引发THF活性正离子开环聚合,采用水终止活性链端,设计合成双端为羟基的HO-PTHF-b-PIB-b-PTHF-OH三嵌段共聚物(简称:FIBF-OH);(2)以上述合成的PTHF+活性链与H2NPIB-NH2链端胺基发生高效亲核取代反应,设计合成中间链段连接点含―NH―官能基团的PTHF-b-HNPIB-NH-b-PTHF三嵌段共聚物(简称:FIBF-NH).在上述三嵌段共聚物中,极性PTHF链段与非极性PIB链段的热力学不相容,导致其呈现明显的微相分离,且微观形态与共聚组成相关.PTHF均聚物易结晶,在上述共聚物中由于PTHF链段单端受限致其结晶性减弱.三嵌段共聚物分子链的中间连接点含―NH―官能基团,具有更强的氢键作用,促进PTHF链段重排并结晶,易形成更紧密的超分子网络结构,导致即使在PTHF链段相对分子量为0.7 kg·mol^-1时仍具有较强的结晶性,且结晶熔融温度明显提高.此外,由于FIBF-NH中形成超分子网络结构,使材料具有优异的自修复性能,材料表面的切痕在常温下10 min后可以完全自愈合.本文设计合成的新型官能化PTHF-b-PIB-b-PTHF三嵌段共聚物兼具有PTHF与PIB的优良性能,在生物医用、智能修复等功能材料领域具有潜在的应用前景.     

三嵌段聚乳酸在溶剂中结晶驱动自组装

以端羟基聚二甲基硅氧烷(HO-PDMS-OH)为引发剂,引发L-丙交酯(L-LA)开环聚合,合成了4种三嵌段聚合物聚(L-丙交酯)-b-聚二甲基硅氧烷-b-聚(L-丙交酯)(PLLA-b-PDMS-bPLLA)。其中,聚二甲基硅氧烷(PDMS)含有74个结构单元,聚(L-丙交酯)(PLLA)的结构单元数分别是82、150、224和280。用凝胶渗透色谱仪(GPC)表征了聚合物分子量及分子量分布。将这4种三嵌段聚合物分别溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,在恒温水槽中静置48h,可分别组装成螺旋线聚集体以及"eye-like"聚集体。PLLA-b-PDMS-b-PLLA的组装主要由PLLA嵌段的结晶驱动。最后采用广角X射线衍射(WAXD)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)对聚集体进行了相关表征。     

嵌段共聚物PVCH-b-PE-b-PVCH的多重结晶行为

通过采用差示扫描量热仪(DSC)主要研究了结晶-非晶嵌段共聚物聚乙烯基环己烷-b-聚乙烯-聚乙烯基环己烷(PVCH-b-PE-b-PVCH)溶液结晶样品的熔融与非等温再结晶过程.探讨了溶液结晶样品中微相分离结构的形成对嵌段共聚物受限结晶的影响,并发现样品在熔融后的非等温结晶过程中出现了多重结晶峰.通过对嵌段共聚物有序、...     

以高顺式聚丁二烯为软段的三嵌段共聚物的制备

从高顺式端羟基聚丁二烯(HTPB)出发,分别以ε-己内酯和苯乙烯为单体合成了2类以高顺式聚丁二烯为软段的三嵌段共聚物.以高顺式HTPB为大分子引发剂、辛酸亚锡为催化剂,引发ε-己内酯的开环聚合,合成了聚己内酯-b-聚丁二烯-b-聚己内酯三嵌段共聚物(CLBCL);通过高顺式HTPB末端羟基与2-溴代异丁酰溴(BBi B)间的酯化反应制备了ATRP大分子引发剂(Bi B-PB-Bi B),进而引发苯乙烯进行电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)反应,合成了聚苯乙烯-b-聚丁二烯-b-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SBS),反应具有较好的可控性,产物分子量分布较窄.通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和碳谱(13CNMR)、热重分析(TGA)和示差扫描量热分析(DSC)等对所制备共聚物的结构和性能进行了测试表征.TGA曲线表明,提高聚己内酯链段的含量,可在一定程度上提高CLBCL共聚物的热稳定性;SBS共聚物的热分解过程表现为一个阶段,与HTPB相比,其热稳定性略有提高.从CLBCL共聚物的DSC曲线上可明显观察到聚丁二烯链段的玻璃化转变温度和聚己内酯链段的熔点;SBS共聚物具有2个玻璃化转变温度,为–104.1和102.4oC,分别对应于聚丁二烯链段和聚苯乙烯链段的玻璃化转变温度.     

基于树形链转移剂的可逆加成断裂链转移聚合

可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合是最近十多年来发展起来的一种活性/可控技术,链转移剂(CTA)为该技术的核心.本文介绍了采用R路径合成法、Z路径合成法合成R核与Z核树形链转移剂以及它们调控不同单体的RAFT聚合,合成树形-线性二嵌段共聚物、树形-线性-树形三嵌段共聚物和树形-星形聚合物等树枝状聚合物的研究进展.     

RAFT法合成两亲性嵌段共聚物PSt-b-PAA-b-PSt及其在离子液体[BMIM][PF_6]中的自组装

用三硫代碳酸二(α,α′-二甲基-α-乙酸)酯(BDATC)作为链转移剂,苯乙烯St作为第一单体,通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)方法合成出大分子链转移剂PSt-CTA,以丙烯酸AA作为第二共聚单体合成出3个不同嵌段比的两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸-b-聚苯乙烯(PSt-b-PAA-b-PSt).通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)确定了PSt-b-PAA-b-PSt结构,使用凝胶渗透色谱(GPC)测定了大分子引发剂PSt-CTA和嵌段共聚物PSt-b-PAA-b-PSt的分子量及分子量分布.将这3个不同嵌段比的两亲性嵌段共聚物在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[BMIM][PF6]中进行自组装,用透射电子显微镜(TEM)观察聚合物在离子液体中自组装结构.研究发现,当PSt的链段长度固定时,胶束的自组装形态主要依赖于PAA链的长度.当PAA链段较长时,胶束呈球形;PAA链段变得较短时,胶束的形态则由球形转变为核壳结构,并且胶束形态在25℃至100℃之间不受温度影响.     

温度敏感性PNIPAM-b-PZLL-b-mPEG三嵌段共聚物的合成与自组装研究

通过大分子引发剂引发ε-苄氧羰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐(Lys-NCA)开环聚合和大分子缩合的方法合成了聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚(ε-苄氧羰基-L-赖氨酸)-b-聚乙二醇单甲醚三嵌段共聚物(PNIPAM-b-PZLL-b-mPEG).用GPC和1H-NMR对其结构进行了表征.用芘荧光探针法证明了该三嵌段聚合物形成胶束的性质并测定了临界胶束浓度(CMC).动态光散射(DLS)研究表明,在固定PNIPAM-b-PZLL链段长度的情况下,mPEG分子量为2000时,胶束在温度高于临界溶解温度(LCST)时发生聚集,mPEG分子量为5000时,胶束在LCST以上没有发生聚集.     

茂金属化合物/Zn/BDGE/MAO催化体系合成aPS-b-P(S-co-E)-b-PE嵌段共聚物的研究

采用单茂钛化合物CpTiCl3,有机环氧化合物1,4-丁二醇二缩水甘油基醚(BDGE),金属锌(Zn)及甲基铝氧烷(MAO)为催化体系,通过自由基聚合和配位聚合机理合成无规聚苯乙烯-b-聚(苯乙烯-co-乙烯)-b-聚乙烯(aPS-b-P(S-co-E)-b-PE).探讨了温度、时间、乙烯压力及Al/Ti摩尔比对共聚合的影响.所得嵌段共聚物采用DSC,WAXD,GPC和13C-NMR等手段进行了表征.结果表明该共聚物是苯乙烯/乙烯嵌段共聚物,聚苯乙烯链段是无规的,聚乙烯链段具有结晶性.     

聚合物受限结晶的研究进展

随着纳米材料研究的迅速发展,聚合物由于其分子固有的纳米尺度结构,无论作为纳米器件或在模板应用方面都受到广泛瞩目.在微纳领域的应用中,特定受限环境下,结晶聚合物的结晶行为也因此受到广泛关注.本文从均聚物(及无规共聚物)和半晶型嵌段聚合物两方面总结了近年来聚合物受限结晶领域的研究进展.对于均聚物和无规共聚物,人们主要关注其在薄膜、超薄膜条件下的受限结晶性能,关注点为随着膜厚减小而引入的空间效应和界面效应对聚合物结晶性能的影响.而对于半晶型嵌段共聚物受限结晶的研究则多从本体出发,来研究纳米相分离与结晶的竞争过程、纳米相分离区域对于可结晶嵌段结晶生长的几何限制(空间效应)以及嵌段连接点(结晶嵌段的末端)对于结晶嵌段结晶行为的影响.     

聚己内酯-聚铵盐抗菌材料的制备

通过开环聚合(ROP)和原子转移自由基聚合(ATRP)制备了一类聚己内酯-聚阳离子酯嵌段共聚物(LPCL-b-PJDMA).聚合物的制备通过四步反应合成:(1)月桂醇引发开环引发ε-己内酯合成LPCL;(2)以2-溴异丁酰溴(BIBB)封端LPCL制备大分子引发剂;(3)用氯乙酸甲酯对甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMA)进行季铵化反应制备阳离子小分子(命名为JDMA);(4)用五甲基二乙基三胺(PMDETA)/溴化亚铜为催化剂,催化不同链段数的LPCL与JDMA发生ATRP反应制得LPCL-b-PJDMA.通过核磁氢谱(1H-NMR)对聚合物的化学结构进行表征,确认合成目标产物.利用示差扫描量热仪(DSC)对其热性进行研究,并用水接触角的方法测量聚合物膜亲水性,最后通过测试细菌在聚合物膜上的存活率的方法测定其抗菌性能.结果表明,LPCL与PJDMA共聚后,随着PCL重复单元数增加,共聚物结晶温度相对于纯PCL出现明显的先降低后升高趋势.LPCL-b-PJDMA的亲水性都比纯PCL好,且与LPCL/PJDMA的比例有关.所有的LPCL-b-PJDMA膜对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都具有抗菌能力.     

ATRP法合成两亲性嵌段共聚物PSt-b-PAA及其在离子液体[BMIM][PF6]中的自组装行为研究

利用原子转移自由基聚合法(ATRP)合成了分子量可控、分子量分布窄的嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸叔丁酯(PSt-b-PtBA), 进而在酸性条件下由水解反应得到了两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PSt-b-PAA), 并通过凝胶渗透色谱(GPC)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(1H NMR)等测试手段对产物进行了表征. 使三种分子量不同的两亲性嵌段共聚物在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM][PF6])中进行自组装, 通过激光粒度分析仪(DLS)和透射电子显微镜(TEM)研究了聚合物在离子液体中自组装的胶束尺寸和结构形态. 当PSt的链段长度一定时, 胶束的形状主要依赖于PAA链的长度. 当PAA链段较长时, 胶束呈球形; 当PAA链段较短时, 则变成不规则的花生状胶束.     

氢键接枝法抑制聚合物单链交联过程中的链间交联

当三嵌段聚合物的中间嵌段较长时,要在较高的聚合物浓度(例如:2.0 mg/mL)下交联该中间嵌段,得到纯的中间嵌段链内塌缩的聚合物单链粒子是相对困难的.其在交联过程中容易发生链间交联.因此,开发可有效抑制链间交联的方法是实现在较高聚合物浓度下制备较高纯度单链粒子的关键.选用中间嵌段较长的聚苯乙烯-b-聚(2-乙烯基吡啶)-b-聚环氧乙烷(PS1596-b-P2VP2895-b-PEO726;下标是对应嵌段的聚合度),通过在其共同溶剂N,N-二甲基甲酰胺中利用1,4-二溴丁烷交联其中间P2VP嵌段,制备出该中间嵌段链内塌缩的单链聚合物粒子.为了抑制链间交联,首先对交联反应的条件(如前驱体浓度、交联剂用量等)进行了优化,可使得高纯度单链粒子的制备浓度达到0.5 mg/mL.在此基础上,利用硬脂酸(SA)在P2VP嵌段氢键接枝的方法可进一步抑制链间交联,使得较高纯度单链粒子的制备浓度提高至2.0 mg/mL. SA的氢键接枝显著降低了交联过程中P2VP链间碰触概率,从而抑制链间交联反应的发生.同时,由于其可逆特性,SA对P2VP的氢键接枝不会对单链粒子的结构与组成产生显著影响.     

含无规共聚组分的两嵌段聚合物A-b-(B-r-C)的合成以及自组装

通过原子转移自由基(ATRP)方法合成了其中一个嵌段是由2种单体无规共聚的两嵌段聚合物——聚丙烯酸肉桂酸乙酯-b-(聚苯乙烯-r-聚丙烯酸叔丁酯),(记为PCEA-b-(PtBA-r-PS)).讨论了聚合过程中影响分子量分布以及分子量控制的各种因素.通过氢核磁(1H-NMR)确定各嵌段的重复单元数分别为50,111,138.通过透射电镜(TEM)观察,研究了该嵌段聚合物在选择性溶剂1-氯癸烷以及环戊烷中的自组装行为,发现该嵌段聚合物在环己烷中直接分散可以形成有聚集倾向的短棒状或球形胶束,而在1-氯癸烷中直接分散得到的胶束,在膜表面随着1-氯癸烷溶剂的缓慢挥发可以组装得到具有规则微纳结构的相互连接的柱状胶束.     

AFM研究PCL薄膜的结晶形态

利用原子力显微镜 (AFM)详细研究了聚己内酯 (PCL)超薄膜及其在特殊限制环境下的结晶形态 .AFM的观察表明 ,PCL在石英基板上的结晶形态呈现典型的球晶及比较少见的树枝状晶两种形态 .认为主要是超薄膜结晶过程中由于几何受限及基板吸附导致分子链扩散移动速度大大降低 ,由此形成的扩散控制结晶过程从而导致最终形成树枝状的分形结构 .将聚合物限制在间距为 10 μm的凹槽内 ,发现PCL的结晶有比较规整的排列 ,而且沿着凹槽的方向结晶排列取向优先 .当在凹槽两侧铝条上施加强电场后 ,发现在静电场作用下 ,PCL的结晶取向生长方向发生改变 ,沿着电场方向排列生长的结晶增多     

对苯二甲酸丁二酯-ε-己内酯多嵌段共聚物中硬链段的受限结晶

用差示扫描量热法（DSC）,广角X射线衍射（WAXD）,傅立叶变换红外光谱（FTIR）等技术研究了对苯二甲酸丁二酯-ε-己内酯（PBT—PCL）多嵌段共聚物中硬链段的受限结晶。结果表明,PBT—PCL共聚酯中软硬链段在非晶区的混容性比较好,不同组成的样品均显示出一个玻璃化转变温度;对硬段含量超过50%的共聚酯来说,硬链段可以结晶,而软链段不能结晶;由于硬链段的受限特点,BT硬链段的结晶受软链段的影响和制约,其结晶能力随硬段序列长度的增加而逐渐增大。