RAFT链转移剂的选用原则及通用型RAFT链转移剂

可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT Polymerization)是目前最为常用的活性可控自由基聚合方法之一,因其产物分子量分布较窄、适用单体范围广、反应条件温和等优势得到了不同领域科学家的广泛应用。然而,科学家们在选择RAFT链转移剂(也称RAFT试剂)时,经常会忽略RAFT链转移剂与单体活性的匹配原则,导致在制备高活单体与低活单体的嵌段共聚物方面存在产物分子量分布宽、聚合速率慢,甚至反应无法成功进行的问题。基于此,本文首先综述聚合中RAFT链转移剂的选用原则,随后介绍近几年开发的一类同时适用于高/低活性单体聚合的通用型RAFT链转移剂(Universal/Switchable RAFT agent)的作用原理及适用条件,并着重探讨了基于通用型RAFT链转移剂制备高/低活性单体的嵌段共聚物的最新进展及应用。     

两亲性嵌段共聚物的自组装及载药胶束的研究

采用可逆-加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)技术合成了两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚-b-聚苯乙烯(PSt-b-POEOMA-b-PSt),通过FT-IR、1 HNMR、GPC确定共聚物的结构。将三个具有不同嵌段比的共聚物在水溶液中自组装,通过透射电子显微镜(TEM)观察得到的胶束的形貌,发现随着亲水性嵌段的比例减小,胶束的直径略微减小。通过透析方法,以共聚物作为载体,负载维生素E,TEM观察载药胶束的形貌,仍然为核-壳状的球形胶束。差示扫描量热仪(DSC)测试共聚物载药胶束前后的热性能,发现药物分子在载入内核的过程中,聚苯乙烯的玻璃化转变温度(Tg)有所降低。通过紫外(UV)分析计算得出共聚物的药物负载量(DLC)为70%～80%。     

含pH敏感聚(4-乙烯基吡啶)的嵌段共聚物成核胶束化过程的NMR研究

利用NMR技术研究了聚乙二醇-b-聚(4-乙烯基吡啶)(PEG114-b-P4VP107)和聚(N-异丙烯基丙烯酰胺)-b-聚(4-乙烯基吡啶)(PNIPAM53-b-P4VP260)在逐步降低聚(4-乙烯基吡啶)链段质子化程度时嵌段共聚物的胶束化过程.在开始形成胶束时,吡啶环上氢原子的自旋-晶格弛豫时间(T1)急剧减小.结果表明,PEG114-b-P4VP107在质子化程度降为0.54时已有胶束生成;PNIPAM53-b-P4VP260在质子化程度降为0.58时也能观测到胶束生成的信号.将两个嵌段共聚物各自制得胶束的溶液相混合,观测到了发生在高分子链间的2DNOE信号,这表明所制得溶液中胶束与高分子链间有链交换的动态平衡.     

RAFT聚合制备结构明确的荧光标识聚甲基丙烯酸甲酯

以铁氰化钾为氧化剂,通过N-咔唑二硫代甲酸钠的水相氧化制备了高纯度的中间体二硫化双(N-咔唑硫代甲酰)(DTCD),DTCD以晶体的形式从水中析出,提纯简单,性质稳定.通过DTCD与偶氮二异丁腈(AIBN)或偶氮二氰基戊酸(ACVA)的反应合成了2种性能优异的叔丁腈酯基RAFT试剂,N-咔唑二硫代甲酸异丁腈酯(CYCBD)和N-咔唑二硫代甲酸氰基戊酸(CVCBD),新合成工艺的副反应和杂质被大量减少,最终产物的收率可达80%以上.以CYCBD和CVCBD为可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂,研究了它们对甲基丙烯酸甲酯(MMA)RAFT聚合的控制能力,结果表明CYCBD和CVCBD是性能优异的RAFT试剂,可以很好地用于制备结构明确、分子量分布窄的链末端咔唑标记的聚甲基丙烯酸甲酯(CPMMA),由它们所制得的CPMMA的PDI小于1.2.研究结果还表明CYCBD和CVCBD及由其合成的CPMMA在四氢呋喃(THF)溶液中具有显著的荧光特性,CPMMA在358nm处有很强的荧光发射峰,而且,在浓度范围为0.1～20μmol/L的THF溶液中,CPMMA的荧光发射强度与其浓度具有良好的线性关系.通过CYCBD和CVCBD可以方便地制备结构明确且具荧光标识的功能聚合物。     

交联度对原位聚合法制备聚合物胶束性质的影响及相应的空心球制备

用原位聚合法成功地制备出不同响应温度的温敏性聚乳酸/聚(异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)[P(D,L-LA)/P(NIPAM-co-AM)]核壳胶束. 实验中发现, 壳层的交联剂含量对粒子的尺寸有很大的影响, 当交联剂的摩尔分数从5%提高到15%时, 粒子在25 ℃时的流体力学直径从170.2 nm增加到886.5 nm. 通过对胶束粒子的核进行生物降解, 方便地得到了相应的空心球. 用FTIR监测核的降解过程, 用SEM和AFM检测核降解完全后粒子的外在形貌和内在结构变化. DLS结果表明, 空心球粒子同样具有良好的温度响应性, 其响应温度可通过改变原位聚合时单体AM的含量加以调节.     

自组装制备聚(丙烯酸叔丁酯-b-甲基丙烯酸二甲胺基乙酯)壳交联胶束

以1-氯代乙苯为引发剂、氯化亚铜/N,N,N′,N″,N″-五甲基二乙撑三胺(PMDETA)为催化体系、丁酮-异丙醇为混合溶剂,通过原子转移自由基聚合法制备不同分子量的大分子引发剂聚丙烯酸叔丁酯(1-PECl)及不同嵌段比的两亲性嵌段共聚物聚(丙烯酸叔丁酯-b-甲基丙烯酸二甲胺基乙酯)(P(tBA-b-DMAEMA))。通过1H-NMR表征了P(tBA-b-DMAEMA)的结构,GPC测试了其分子量及分子量分布。P(tBA-b-DMAEMA)在选择性溶剂中自组装形成核-壳结构的胶束,引用了乙烯基乙二醇二碘醚(BIEE)为交联剂与链段PDMAEMA发生化学交联反应从而得到稳定的壳交联胶束结构,并通过马尔文粒径仪研究了自组装所得胶束的温度及pH敏感性。     

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.     

原位聚合法制备温敏性聚合物核壳胶束的响应温度调控及其负载行为

采用原位聚合法成功地制备出聚乳酸/聚(异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)[P(D,L-LA)/PNIPAM-co-AM)\]温敏性核壳胶束. 用SEM, TEM和AFM等方法表征了粒子的外在形貌和内部结构. DLS研究结果表明, 所得核壳粒子的尺寸具有温度敏感性, 通过改变单体的投料比, 可方便地调整胶束粒子的响应温度. 对胶束粒子的染料负载行为做了初步的研究.     

聚L-丙氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物纳米胶束的研究

分别以氨基聚乙二醇和氨基聚乙二醇单甲醚为大分子引发剂,采用开环聚合的方法合成了两亲性聚L-丙氨酸-聚乙二醇(PAE)和聚L-丙氨酸-聚乙二醇单甲醚(PAME)两种嵌段共聚物,其结构经1H NMR,IR,DSC,GPC等表征;利用园二色技术研究了其在水溶液中的二级结构,用芘荧光探针技术研究了其胶束的形成及其临界胶束浓度(CMC),利用透射电镜研究了胶束的形态。结果表明,在水溶液中共聚物链以α-螺旋构象形式存在,在一定条件下嵌段共聚物PAE-1,PAE-2,PAME-1和PAME-2能够形成球形的稳定胶束,PAE-1形成胶束的CMC为3.36×10-5mol.L-1,CMC值受嵌段类型和共聚物中聚L-丙氨酸链段含量的影响。     

RAFT聚合合成高分子量嵌段聚合物

以合成高分子量聚合物为目标,以苯基二硫代乙酸-1-苯基乙酯(PEPDTA)作为RAFT试剂,研究引发剂的种类(偶氮二异丁腈(AIBN)、1-1′-偶氮环己腈(ACC))、用量及聚合温度对苯乙烯/丙烯酸丁酯RAFT共聚合过程和聚合物结构的影响.结果发现,由于体系中RAFT浓度很低,相应的引发剂浓度要比传统自由基聚合低得多,只有采用较高的聚合温度和低分解速率常数的引发剂(ACC),才能制得无活性聚合物分率低(<0.1)、分子量高的聚合物,并进一步得到杂质含量少、分子量分布窄的嵌段聚合物.     

γ辐照引发无皂乳液聚合法一步合成Ag-聚4-乙烯基吡啶杂化微凝胶

无机-聚合物纳米复合材料是将聚合物与一种或多种无机纳米粒子复合而成的一种材料,它同时具有无机纳米粒子和聚合物的优良特性,在许多重要技术领域具有广泛的应用前景.近20年来,无机-聚合物纳米复合材料的制备及应用备受关注[1~6].包括杂化微凝胶在内的纳米复合微球是无机-聚合     

用多官能链转移剂通过普通自由基聚合制备两亲性杂臂星形聚合物

以偶氮二异丁腈为引发剂,四(3-巯基丙酸季戊四醇四酯)(PETMP)为链转移剂进行甲基丙烯酸甲酯(MMA)的自由基聚合,得到了含有残余巯基的聚甲基丙烯酸甲酯大分子链转移剂(HS-PMMA).然后,以HS-PMMA作为大分子链转移剂进行甲基丙烯酸叔丁酯(tBMA)的自由基聚合,合成了杂臂星形聚合物.最后,将所得杂臂星形聚合物的PtBMA链段水解得到了两亲性杂臂星形聚合物.