用ATRP法构筑核壳型梯度极性的多羟基多臂星状超支化聚合物及聚合物刷——三层聚合物刷的合成与表征

设计并通过原子转移自由基聚合方法 (ATRP)合成了核壳型具有梯度极性的多羟基多臂星状聚合物刷 .端羟基超支化聚 (3 乙基 3 羟甲基氧杂环丁烷 )与 2 溴 异丁基酰溴反应制得大分子引发剂 (HP Br) ,以Cu(I)Br和N ,N ,N′ ,N′ ,N″ 五甲基二乙基三胺 (PMDETA)为催化体系 ,进行甲基丙烯酸甲酯 (MMA)的ATRP反应 ,得到以甲基丙烯酸甲酯为臂的多臂星状超支化聚合物 (HP g PMMA) .又以HP g PMMA为引发剂 ,进行甲基丙烯酸羟乙酯 (HEMA)的ATRP聚合 ,得到核壳型具有梯度极性的多羟基多臂星状超支化聚合物 (HP g PMMA b PHEMA) ,继续将其羟基官能团溴代化 (与 2 溴 异丁基酰溴反应 ) ,引发HEMA的ATRP溶液聚合 ,得到了多臂星状超支化聚合物刷 .产物的结构用1 H NMR、FTIR、GPC等进行了表征和测试 .     

AB_2型星形杂臂偶氮液晶聚合物的合成及表征

通过原子转移自由基聚合(ATRP)与ATRP衍生物化学修饰结合的方法,合成了一系列AB2型星形杂臂偶氮液晶聚合物.其中,A为聚苯乙烯,B为聚6-[4-(4′-甲氧基苯基)偶氮苯氧基己酯](PMMAZO).合成分三步进行.首先,以ATRP方法得到ω-溴聚苯乙烯活性链PS(Br).然后对PS(Br)进行化学改性,得到带两个末端溴原子的聚苯乙烯活性链PS(Br)2·最后,以PS(Br)2作为双官能团大分子引发剂,引发6-[4-(4′-甲氧基苯基)偶氮苯氧基]己酯(MMAZO)发生ATRP聚合,得到星形杂臂PS(PMMAZO)2聚合物.进一步对聚合产物进行了GPC和1H-NMR分析.结果表明合成产物是预期的星形杂臂聚合物,产物分子量可控且分子量分布狭窄.同时,以DSC和POM表征了星形杂臂聚合物的液晶性.     

超支化聚硅碳烷-g-环糊精聚合物刷的合成与表征

通过硅氢加成反应和核多步法聚合合成出超支化聚硅碳烷(HBP),并对其端基进行了硅氢化、羟基化和酰氯化三步改性得到大分子引发剂HBP-Cl;再用其引发甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMA)进行原子转移自由基聚合(ATRP),得到超支化聚硅碳烷-g-聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(HBP-g-PDMA),最后将单-6-碘代β-CD通过离子键固载到PDMA链上,得到超支化聚硅碳烷-g-环糊精聚合物刷(HBP-g-PDMA-β-CD).采用FTIR、1H-NMR、13C-NMR、29Si-NMR对其结构进行了表征,利用凝胶渗透色谱/多角度激光光散射(SEC/MALLS)联用仪和激光粒度分析仪研究了其高分子的精细结构,并通过元素分析研究了固载时间对β-CD固载量的影响.     

结构规整的高密度两亲性接枝聚合物刷的合成及其自组装研究

大分子单体通过两种可控聚合方法, 即开环易位聚合(ROMP)和原子转移自由基聚合(ATRP)的联用, 合成一种新型两亲性接枝聚合物刷. 具有高环张力的降冰片烯单侧链大分子单体norbornene-graft-poly(ε-caprolactone)/Br (PCL- NBE-Br)首先进行ROMP反应, 生成聚合物主链, 每个单体单元上含有一条PCL链和一个溴官能团; 然后用含溴的ROMP聚合物poly(norbornene)-graft-poly(ε-caprolactone)/Br (PCL-PNBE-Br)作为大分子引发剂引发单体2-(dimethyl- amino)ethyl methacrylate)的ATRP反应, 生成结构明确的高密度两亲性接枝聚合物刷poly(norbornene)-graft-poly(ε- caprolactone)/poly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate) (PCL-PNBE-PDMAEMA), 其主链每个单体单元上均含有一条疏水性PCL接枝链和一条亲水性PDMAEMA接枝链. 最后, 研究此类高密度两亲性接枝聚合物刷的自组装行为, 用动态激光光散射(DLS)研究其在混合溶剂(THF/H2O)中的胶束行为, 考察胶束溶液的浓度以及不同长度的亲水性接枝链对胶束尺寸的影响; 利用透射电镜(TEM)观察胶束为球形, 具有类似线团或草莓状的形态.     

用多官能团引发剂合成超支化聚苯乙烯及其C60衍生物

通过α-溴丙酰溴与Z5(季戊四醇与2,2-二羟甲基丙酸缩聚的产物)酯化反应制得超支化原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂Z5-B(约含19个引发点).在100℃及CuCl/N,N,N,N",N"-五甲基二亚乙基三胺催化下,用Z5-B引发苯乙烯的ATRP聚合(环己酮为溶剂,体积分数为50%),得到超支化的聚苯乙烯,将溴端基叠氮化后与C60反应,获得超支化聚苯乙烯C60衍生物.该超支化C60衍生物可用于光限制材料.     

激光调控自缩合表面引发原子转移自由基聚合制备超支化聚乙二醇刷

采用二溴异丁基酯化低聚乙二醇甲基丙烯酸酯(OEGMA-Br)为自引发性单体,以三(2-苯基吡啶)合铱为光氧化还原催化剂,通过激光调控自缩合表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP),在硅片表面制备超支化聚乙二醇(PEG)聚合物刷.在对硅片-溶液界面与硅片表面溶液中自引发性单体OEGMA-Br自缩合ATRP反应机理推导的基础上,硅片表面反应溶液的核磁共振(1H-NMR)表征及聚合物刷表面活性末端官能团的光电子能谱(XPS)表征证实了所得表面PEG聚合物刷的超支化结构;椭圆偏光仪对不同反应条件下聚合物刷厚度的表征表明过高或过低的自引发性单体浓度均不利于超支化PEG聚合物刷的生长,同时其生长过程受到聚合时间和光辐照强度的影响;采用异硫氰酸荧光素(FITC)标记牛血清蛋白表面吸附实验证明PEG聚合物刷微图案的非特异性抗蛋白吸附性能.     

HBPS-PEO多臂星形聚合物电解质的合成及离子导电性的研究

通过叠氮化超支化聚苯乙烯(HBPS-N3)与端炔基聚乙二醇单甲醚(ay-PEO)的点击反应,合成了以超支化聚苯乙烯(HBPS)为核、不同分子量的聚氧化乙烯(PEO)为臂的多臂星形聚合物(HBPS-PEO),并利用ATR-FTIR,1H-NMR,GPC对合成的星形聚合物的结构进行了表征.将该种星形聚合物与双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)进行复合,制备了星形聚合物为基体的聚合物电解质,通过交流阻抗技术和DSC对该聚合物电解质的离子导电性能及热性能进行了研究.结果表明,星形结构可以在一定程度上抑制结晶的形成,这种新型的星形聚合物电解质的室温电导率明显高于相应的线形聚合物电解质,当n(EO)/n(Li)=40,PEO臂的分子量为1000时,该星形聚合物电解质的离子电导率最高,30℃时为6.7×10-5Scm-1,40℃时可以达到1.2×10-4Scm-1;TGA结果表明,制备的星形聚合物的初始分解温度(Tonset)都高于360℃,具有良好的热稳定性.     

超支化聚(酯-酰胺)的合成与流变改性研究

近十几年来 ,超支化聚合物因具有独特的结构和特殊的性能而受到普遍关注[1] .超支化聚合物具有低的熔体粘度 ,与线性聚合物共混可显著改善其加工流变性 ,具有商业应用潜力 .关于超支化聚合物在流变改性方面的应用已有文献报道[2～ 6] ,但目前文献中的大多数单体合成较繁琐且收率不高 ,这已成为制约超支化聚合物应用的瓶颈 ,如何以简便的途径合成超支化聚合物已成为当前研究的重点 .本文设计一条新的合成路线 ,即以 1 ,2 ,4 苯三酸酐、乙醇胺及乙酸酐为原料 ,以高的收率得到了单体N ( 2 乙酰氧基乙基 ) N ( 2′ ,4′ 二羧基苯甲酰基 )胺 (…     

环形侧链聚合物刷的合成与表征

通过grafting-onto方法合成高侧链接枝密度的环形侧链聚合物刷并进行结构表征.先通过开环易位聚合(ROMP)制备带有炔基侧基的线形聚降冰片烯衍生物主链(l-PND),通过原子转移自由基聚合(ATRP)和铜催化的叠氮-炔环加成(Cu AAC)反应制备带有一个叠氮基的环形聚丙烯酸叔丁酯侧链(c-Pt BA),再利用Cu AAC反应将环形侧链高密度地接入主链,得到环形侧链聚合物刷.通过核磁氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和红外光谱(IR)对聚合物主/侧链及聚合物刷的结构和组成进行了表征.该聚合物刷主链聚合度为400,高接枝密度的环形侧链使主链构象伸展.聚合物刷在原子力显微镜(AFM)下呈单分子蠕虫形貌(柱状形貌),分子长度为200 nm,直径为30 nm.     

三检测体积排除色谱表征聚合物支化结构

以α-溴代异丁酸叔丁酯(t-BBiB)为引发剂,CuBr/联二吡啶为催化体系,二乙烯苯(DVB)为支化单体,采用原子转移自由基聚合反应(ATRP)经过一步加料方法和先臂后核方法分别合成不同支化结构类型的支化聚合物,同时以四官能度引发剂经ATRP合成臂数确定的星形聚合物为参照。采用三检测体积排除色谱(TD-SEC)得到Zimm相对支化因子g′与g和表征聚合物支化结构类型的指数因子ε(g′=gε)。结果表明:随支化结构类型的不同,支化结构指数因子ε表现出不同的分子量依赖特性。星状支化聚合物的ε平均值<1,而且随分子量的变化保持相对恒定;无规支化聚合物的ε平均值>1,而且其值随分子量的增加不断减小。因此,可以由三检测体积排除色谱进行分析确证聚合物的支化结构类型。     

Synthesis of mikto‐topology star polymer containing one cyclic arm

Well‐defined mikto‐topology star polystyrene composed of one cyclic arm and four linear arms was synthesized by a combination of atom transfer radical polymerization (ATRP) and Cu‐catalyzed azide‐alkyne cycloaddition (CuAAC) click reaction. First, the bromine‐alkyne α,ω‐linear polystyrenes containing four hydroxyl groups protected with acetone‐based ketal groups were synthesized by ATRP of styrene using a designed initiator. Then, the bromine end‐group was converted to the azide and the linear polystyrene was cyclized intra‐molecularly by the CuAAC reaction. The four hydroxyl groups were released by deprotection and then esterified with 2‐bromoisobutyryl bromide to produce a cyclic polymer bearing four ATRP initiating units. By subsequent ATRP of styrene to grow linear polymers with the cyclic polystyrene as a macroinitiator, the mikto‐topology star polymers were prepared. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem, 2012     

以环糊精为核的星形高分子合成及其温度、pH敏感性研究

以不同用量的氯乙酰氯与 β 环糊精反应 ,得到含有不同酰化度的氯乙酰化 β 环糊精 ,以此化合物为引发剂 ,采用原子转移自由基 (ATRP)引发甲基丙烯酸N ,N 二甲氨基乙酯 (DMAEMA)聚合 ,得到温度及pH敏感的以 β 环糊精为核的星形聚合物 .通过红外光谱、1 3C NMR、1 H NMR和氯元素滴定分析确定了酰化后的 β 环糊精的结构 ,并采用红外光谱、1 H NMR、元素分析、DSC表征了以 β 环糊精分子为核的星形聚甲基丙烯酸N ,N 二甲氨基乙酯的大分子结构 ,紫外光谱研究表明聚合物水溶液具有明显的温度和pH敏感性 .     

A New Approach for the Synthesis of Miktoarm Star Polymers Through a Combination of Thiol–Epoxy “Click” Chemistry and ATRP/Ring‐Opening Polymerization Techniques

A new approach was developed for synthesis of certain A₃B₃‐type of double hydrophilic or amphiphilic miktoarm star polymers using a combination of “grafting onto” and “grafting from” methods. To achieve the synthesis of desired miktoarm star polymers, acetyl protected poly(ethylene glycol) (PEG) thiols (M_n = 550 and 2000 g mol^?1) were utilized to generate A₃‐type of homoarm star polymers through an in situ protective group removal and a subsequent thiol–epoxy “click” reaction with a tris‐epoxide core viz. 1,1,1‐tris(4‐hydroxyphenyl)ethane triglycidyl ether. The secondary hydroxyl groups generated adjacent to the core upon the thiol–epoxy reaction were esterified with α‐bromoisobutyryl bromide to install atom transfer radical polymerization (ATRP) initiating sites. ATRP of N‐isopropylacrylamide (NIPAM) using the three‐arm star PEG polymer fitted with ATRP initiating sites adjacent to the core afforded A₃B₃‐type of double hydrophilic (PEG)₃[poly(N‐isopropylacrylamide)] (PNIPAM)₃ miktoarm star polymers. Furthermore, the generated hydroxyl groups were directly used as initiator for ring‐opening polymerization of ε‐caprolactone to prepare A₃B₃‐type of amphiphilic (PEG)₃[poly(ε‐caprolactone)]₃ miktoarm star polymers. The double hydrophilic (PEG)₃(PNIPAM)₃ miktoarm star polymers showed lower critical solution temperature around 34 °C. The preliminary transmission electron microscopy analysis indicated formation of self‐assembly of (PEG)₃(PNIPAM)₃ miktoarm star polymer in aqueous solution. © 2018 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2019 , 57, 146–156     

含氨基和环氧基双功能基的聚合物刷磁性微球的制备及对青霉素G酰化酶的固定化

在内部分散超顺磁性Fe3O4纳米粒子的二乙烯苯交联聚丙烯酸微球表面引入原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂,引发聚合向微球表面分别引入P(GMMA-r-DMAEMA-r-GMA)、P(GMMA-r-DMAEMA)和P(GMMA-r-GMA)无规共聚物刷(GMMA为甲基丙烯酸甘油单酯,DMAEMA为甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯,GMA为甲基丙烯酸缩水甘油酯),聚合物刷中GMMA链节的作用是使聚合物刷具有亲水性,DMAEMA引入氨基,GMA引入环氧基.研究了青霉素G酰化酶在这些载体上的固定化和其酶活性.结果表明,同时引入环氧基和氨基的P(GMMA-r-DMAEMA-r-GMA)刷磁性微球固定化青霉素G酰化酶的活性和活性收率都最高,其固定化动力学比只含环氧基P(GMMA-r-GMA)刷磁性微球的好.固定化酶比自由酶更耐热,固定化酶的最佳pH值比自由酶的略高,固定化酶重复使用10次后其活性保留70%.     

ATRP与点击化学结合制备树状星型聚合物

本文通过将ATRP技术和点击化学相结合的方法来制备树状星型聚合物[(PMMA)2PSt]4. 首先通过1,3-偶极环加成反应对ATRP的核预聚物进行端基修饰, 得到后继ATRP反应的大分子引发剂, 进而引发第二单体的ATRP聚合生成树状星型聚合物.     

Star polymers by ATRP of styrene and acrylates employing multifunctional initiators

Multifunctional initiators for atom transfer radical polymerization (ATRP) are prepared by converting ditrimethylolpropane with four hydroxyl groups, dipentaerythritol with six hydroxyl groups, and poly(3‐ethyl‐3‐hydroxymethyl‐oxetane) with ～11 hydroxyl groups to the corresponding 2‐bromoisobutyrates or 2‐bromopropionates as obtained by reaction with acid bromides. Star polystyrene (PS) is produced by using these macroinitiators and neat styrene in a controlled manner by ATRP at 110 °C, employing the catalytic system CuBr and bipyridine. M_n up to 51,000 associated with narrow molecular weight distributions (PDI < 1.1) are obtained with conversions up to 32%. Hydrolysis of the star‐PS leads to linear chains having the expected M_n values. The star‐PS polymers based on dipentaerythritol degrade thermally in nitrogen in a two‐step process in which the first low‐temperature step involves scission of the ester linkages and the second step corresponds to the normal PS degradation. Star poly(methyl acrylates) with various cores are likewise prepared in a controlled manner by ATRP of methyl acrylate in bulk and in solution at 60–80 °C with the 1,1,4,7,7‐pentamethyldiethylene triamine ligand. Under these conditions, higher conversions were possible still maintaining low PDI signaling controlled star growth. Multiarm stars of poly(n‐butyl acrylate) and poly(n‐hexyl acrylate) with controlled characteristics have also been prepared. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 43: 3748–3759, 2005     

可还原降解梳形阳离子聚合物的合成

通过缩合聚合和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)合成了一种新型可还原降解的梳形聚阳离子.首先,以具有化学选择性的三氟甲磺酸钪催化苹果酸、二硫二丙酸、癸二醇的三元缩合聚合得到了含多个侧羟基的聚(苹果酸-co-二硫二丙酸)癸二酯;将羟基酯化修饰为双硫酯后,通过甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)的RAFT聚合制备了梳型聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA).采用1H-NMR和GPC等测试方法对该聚合物进行结构表征.该梳形阳离子聚合物在还原性环境中可通过双硫键的断裂降解成为小分子量PDMAEMA低聚物.