聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酸两亲性嵌段共聚物的制备及自组装形态的研究

以2-溴异丁酸乙酯为引发剂, 氯化亚铜/联二吡啶为催化剂, 通过原子转移自由基聚合(ATRP)获得分子链末端含一个α-溴原子的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-Br), 以此为大分子引发剂引发甲基丙烯酸铅[Pb(MA)₂]单体进行ATRP反应, 制得P[MMA-b-Pb(MA)_2]嵌段共聚物, 将此共聚物在盐酸中进行离子交换即得聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酸的两亲性嵌段共聚物[P(MMA-b-MAA)]. 用FTIR, GPC, NMR和SEM方法对共聚物进行了表征.     

双亲嵌段共聚物PSt-b-PAA在甲苯中的自聚集行为

以α-溴乙苯为引发剂,溴化亚铜为催化剂,2,2'-联吡啶为配体,用原子转移自由基聚合(ATRP)法合成了结构一定的嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯(PSt-b-PBA).经水解制备了双亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PSt-b-PAA);采用单溶剂溶解法配制了PSt-b-PAA在甲苯中的反胶束溶液;以极性荧光化合物N-1-萘乙二胺盐酸盐(NEAH)为极性微区探针,用荧光光谱法并配合透射电镜观察探索了双亲嵌段共聚物PSt-b-PAA在甲苯溶液中的自聚集行为,考察了双亲性嵌段共聚物浓度、链结构及温度等因素对反胶束化行为的影响规律.结果表明,亲水链PAA短而亲油链PSt长的双亲嵌段共聚物PSt-b-PAA,用单溶剂溶解法可使其在甲苯中发生自聚集,形成以亲水段为核,疏水段为壳的星状反胶束结构;反胶束为10-20nm的球形聚集态结构;PSt-b-PAA的自聚集行为及临界胶束浓度与分子链的微结构和温度等因素相关,且随着共聚物浓度的增大,小胶束会逐渐结合形成大的纺垂状聚集体.     

磷酰胆碱基pH敏感性ABA型嵌段共聚物的合成与胶束化

采用氯化亚铜/2,2-联二吡啶催化体系, 2,5-二溴己二酸二乙酯为引发剂, 甲醇为溶剂运用希莱克技术, 利用原子转移自由基聚合(ATRP)方法合成了ABA型三嵌段共聚物PDEAEMA-b-PMPC-b-PDEAEMA. ¹H NMR和GPC(凝胶渗透色谱)对聚合物组成、结构及分子量进行了表征, 利用透光率、粘度测定研究了嵌段共聚物溶液的pH敏感性, 利用表面张力测定、荧光探针和透射电镜研究了嵌段共聚物胶束化作用, 确定了共聚物水溶液的临界胶束浓度(CMC). 结果表明所合成的ABA型三嵌段共聚物水溶液具有pH敏感性, 其临界相变pH 7～7.5. 调节溶液pH值可实现嵌段共聚物胶束化形成“花状”胶束, 并测定了其临界胶束浓度.     

利用双功能β-二亚胺锌催化剂正交构建丙交酯-苯乙烯嵌段共聚物

设计合成了一种双功能的β-二亚胺锌((BDI)Zn)催化剂,其具有2-溴异丁酸酯引发基团,该基团结合了引发内酯的开环聚合(ROP)和乙烯基单体的原子转移自由基聚合(ATRP)的能力.此催化剂由单晶X射线衍射和核磁表征确定其化学结构.利用这种催化剂可以实现一锅一步法构建极性聚烯烃/聚酯嵌段共聚物,即在光照射下通过β-二亚胺锌((BDI)Zn)催化剂以正交聚合路径来同时实现乙烯基自由基聚合和环内酯开环2种嵌段相的构筑,从而提供了一种有效的途径来制备聚酯/极性聚烯烃嵌段共聚物.利用此法可构建多种聚酯/极性聚烯烃嵌段共聚物,包括聚苯乙烯-嵌段-聚丙交酯(PS-b-PLA)、聚甲基丙烯酸甲酯-嵌段-聚丙交酯(PMMA-b-PLA),以及聚苯乙烯-嵌段-聚己内酯(PS-b-PCL).且这些嵌段共聚物具有可控的分子量和组成,凝胶渗透色谱(GPC)显示单峰和窄分子量分布(M_w/M_n<1.5).此双功能催化剂及对应合成策略为极性聚烯烃/聚酯等嵌段共聚物提供了一种简便的构建方案.     

机理转移法合成聚丁二烯-b-聚(甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯)两亲性嵌段共聚物

将活性负离子聚合与原子转移自由基聚合(ATRP)技术相结合,运用机理转移法制备了一种两亲性材料聚丁二烯-b-聚(甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯)(PB-b-PDMAEMA)嵌段共聚物.首先通过负离子聚合方法设计合成聚丁二烯,用环氧丙烷封端,2-溴异丁酰溴作酯化剂,合成具有活性端基溴的聚丁二烯大分子引发剂(PB-B r),再用其引发亲水性单体DMAEMA进行原子转移自由基聚合,聚合动力学证实了该聚合反应具有典型的活性/可控自由基聚合的特征.通过差示扫描量热法(DSC)研究嵌段共聚物的微相分离行为.制备的大分子引发剂及两亲性嵌段共聚物经凝胶色谱、红外和核磁表征证实了预定的结构.     

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.     

ABA三嵌段离子型共聚物的合成及溶液自组装

以对二溴苄作引发剂,引发苯乙烯和甲基丙烯酸对硝基苯酚酯(NPMA)相继进行原子转移自由基聚合(ATRP),合成了3个三嵌段聚合物PNPMA-b-PS-b-PNPMA,其中聚苯乙烯段含有146个单元,PNPMA段的结构单元数分别为8、20和36.对这3个三嵌段共聚物分别进行水解反应及与2-氨基吡啶的取代反应,得到了具有相反电荷的PMAA-b-PS-b-PMAA和PNPMAAm-b-PS-b-PNPMAAm两种6个三嵌段共聚物.用核磁、红外和GPC表征了聚合物的结构、分子量及分子量分布等.将这两种三嵌段共聚物以等摩尔混合,在水中可自组装成碗形聚集体结构,讨论了可能的形成机理.     

一种含乙氧羰基偶氮苯液晶三嵌段共聚物的合成与表征

利用原子转移自由基聚合(ATRP),合成了一种含有乙氧羰基偶氮苯的液晶三嵌段共聚物,并合成了一种同样偶氮生色团的均聚物进行对比.均聚物(PC6ET)由偶氮单体甲基丙烯酸{6-[4-(4-乙氧羰基苯基偶氮)苯氧基]己酯}(C6ET)的ATRP反应制备.嵌段共聚物的合成,先通过聚环氧乙烷(PEO)和过量的2-溴异丁酰溴、三乙胺反应,得到双端大分子引发剂(Br-PEO-Br);再进一步通过C6ET的ATRP反应,得到了三嵌段共聚物(PC6ET-PEO-PC6ET).热分析、偏光显微镜观察和X射线衍射实验证实,合成的均聚物和嵌段共聚物均为近晶型液晶聚合物.三嵌段共聚物的液晶清亮点比均聚物的稍低.     

丙烯腈-苯乙烯嵌段共聚物的RAFT聚合与表征

以S,S'-二(α,α '-二甲基-α″-乙酸)三硫代碳酸酯(TRIT)为链转移剂,利用可逆加成断裂链转移自由基聚合(RAFT)制备了窄分布的端羧基大分子链转移剂——聚苯乙烯和聚丙烯腈.以大分子链转移剂为RAFT试剂,引发苯乙烯或丙烯腈单体的RAFT聚合,进一步得到聚丙烯腈-聚苯乙烯-聚丙烯腈(PAN-b-PS-b-PAN)和聚苯乙烯-聚丙烯腈-聚苯乙烯(PS-b-PAN-b-PS)三嵌段共聚物.通过1 H-NMR、FT-IR、凝胶渗透色谱(GPC)对所得产物的结构和分子量进行了袁征,通过原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱(Raman)研究了嵌段共聚物薄膜的微相分离结构与热解行为.结果表明:所得产物中除PAN-b-PS-b-PAN外,分子量分布均小于1.2.嵌段共聚物薄膜经250℃热稳定化与600℃热解处理后,碳化并形成了规整的石墨结构,微区尺寸在75 nm左右.     

酶促缩聚和原子转移自由基聚合法合成AB型两亲性嵌段共聚物

Novozyme-435催化10-羟基癸酸进行自缩聚反应得到线性聚酯, 端基分别是羟基(—OH)和羧基(—COOH), 在三乙胺催化下, 分别用α-溴代丙酰溴和三甲基氯硅烷(TMSCL)进行端基官能化生成一个单官能度的大分子引发剂, 在CuCl/2,2'-联吡啶(bpy)催化体系中, 引发甲基丙烯酸环氧丙酯(GMA)的原子转移自由基反应(ATRP), 得到聚(10-羟基癸酸酯)/聚甲基丙烯酸环氧丙酯(PHDA-b-PGMA) AB 型两亲性嵌段共聚物, 其结构及分子量(分布)通过核磁共振和凝胶渗透色谱(GPC)确证. 此AB型两亲性嵌段共聚物在水溶液中能自组装形成纳米粒子, 用原子力显微镜(AFM)观察粒子的形状和大小.     

聚L-丙氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物的胶束化行为研究

以氨基聚乙二醇单甲醚(MPEG-NH₂)为大分子引发剂, 采用开环聚合方法合成了聚L-丙氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物(PAME), 并对其结构进行了表征; 用圆二色谱(CD)研究了嵌段共聚物在水溶液中的二级结构, 用芘荧光探针技术研究了共聚物胶束的形成及其临界胶束浓度(CMC), 利用动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)研究了胶束的粒径分布和形态. 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能够形成球形的稳定胶束, PAME-1形成胶束的CMC为1.99×10^-5 mol/L, CMC值受共聚物中聚L-丙氨酸(PLA)链段含量的影响.     

温度、pH双响应嵌段共聚物的合成与表征及其对蚕丝的改性

以2-溴代异丁酸乙酯为引发剂,Cu Br/PMDETA为催化体系,通过原子转移自由基聚合(ATRP)方法,合成了寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯与丙烯酸叔丁酯的嵌段共聚物(PMEO2MA-b-Pt BA);通过水解脱去共聚物中丙烯酸叔丁酯嵌段上的叔丁基,使丙烯酸叔丁酯嵌段转化为丙烯酸嵌段,得到寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯与丙烯酸的嵌段共聚物(PMEO2MA-b-PAA).通过溶液透光率和动态光散射(DLS)等方法,表征了合成得到的嵌段共聚物的温敏性能和p H响应性,发现嵌段共聚物在24~30℃,p H=4~8的范围内发生亲水性性质转变.以二环己基碳二亚胺(DCC)为缩合剂,在4-二甲氨基吡啶(DMAP)的催化下使PMEO2MA-b-PAA上的羧基与蚕丝上的氨基发生缩合反应,从而令共聚物接枝到蚕丝上,通过接触角和回潮率的测试发现改性后的蚕丝在28~42℃具温敏性,较共聚物的转变温度有所升高,其转变温度随p H的增大而上升.     

ABA型聚L-丙氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物的合成及其表征

利用L-α-丙氨酸和三聚光气反应制备了N-羧基-α-丙氨酸-环内酸酐(NCA).以聚乙二醇(PEG)为原料.制备了端氨基聚乙二醇(PEG-NH₂),并以此作为引发剂,引发NCA开环聚合.合成了不同组成和分子量的聚L-丙氨酸-聚乙二醇(PLAA-PEG-PLAA)嵌段共聚物.利用IR、¹H NMR、DSC、WAXD、CD等方法对共聚物结构进行了表征.结果表明,PEG-NH₂引发NCA开环聚合得到的是嵌段共聚物,通过¹H NMR谱得到共聚物组成及数均分子量;引入PEG的结果使聚L-丙氨酸的亲水性有所改善;CD测诚结果表明共聚物在水溶液中主链主要以α-螺旋构象存在.     

温度和pH值双敏感的生物相容性三嵌段共聚物聚(2-乙基-2-噁唑啉)-b-聚(ε-己内酯)-b-聚(L-谷氨酸)的合成和表征

研究了由温敏的聚(2-乙基-2-噁唑啉)和pH值敏感的聚(L-谷氨酸)组成的三嵌段共聚物,聚(2-乙基-2-噁唑啉)-b-聚(ε-己内酯)-b-聚(L-谷氨酸)的合成方法,(1)以对甲苯磺酸甲酯为引发剂引发2-乙基-2-噁唑啉进行正离子开环聚合反应,得到了羟基封端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)(PEOz-OH);(2)以PEOz-OH为引发剂,以辛酸亚锡为催化剂,在氯苯中合成了PEOz-b-聚(ε-己内酯)两嵌段共聚物(PEOz-b-PCL-OH);(3)将PEOz-b-PCL-OH末端的羟基转换为氨基,得到氨基封端的两嵌段共聚物(PEOz-b-PCL-NH2);(4)以PEOz-b-PCL-NH2为引发剂引发γ-苄基-L-谷氨酸-N-羧酸酐(BLG-NCA)开环聚合,得到了PEOz-b-PCL-b-聚(γ-苄基-L-谷氨酸)(PEOz-b-PCL-b-PBLG)三嵌段共聚物;(5)以HBr的醋酸溶液为脱保护剂脱去苄基保护基,得到PEOz-b-PCL-b-聚(L-谷氨酸)(PEOz-b-PCL-b-PLGlu)三嵌段共聚物.采用1H-NMR、GPC和FT-IR表征了各步聚合物的结构、分子量和分子量分布.     

温度和pH值双敏感的生物相容性三嵌段共聚物聚(2-乙基-2- 唑啉)-b-聚(ε-己内酯) -b-聚(L-谷氨酸)的合成和表征

研究了由温敏的聚(2-乙基-2-噁唑啉)和pH值敏感的聚(L-谷氨酸)组成的三嵌段共聚物,聚(2-乙基-2-噁唑啉)-b-聚(ε-己内酯)-b-聚(L-谷氨酸)的合成方法,(1)以对甲苯磺酸甲酯为引发剂引发2-乙基-2-噁唑啉进行正离子开环聚合反应,得到了羟基封端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)(PEOz-OH);(2)以PEOz-OH为引发剂,以辛酸亚锡为催化剂,在氯苯中合成了PEOz-b-聚(ε-己内酯)两嵌段共聚物(PEOz-b-PCL-OH);(3)将PEOz-b-PCL-OH末端的羟基转换为氨基,得到氨基封端的两嵌段共聚物(PEOz-b-PCL-NH2);(4)以PEOz-b-PCL-NH2为引发剂引发γ-苄基-L-谷氨酸-N-羧酸酐(BLG-NCA)开环聚合,得到了PEOz-b-PCL-b-聚(γ-苄基-L-谷氨酸)(PEOz-b-PCL-b-PBLG)三嵌段共聚物;(5)以HBr的醋酸溶液为脱保护剂脱去苄基保护基,得到PEOz-b-PCL-b-聚(L-谷氨酸)(PEOz-b-PCL-b-PLGlu)三嵌段共聚物.采用1H-NMR、GPC和FT-IR表征了各步聚合物的结构、分子量和分子量分布.     

以二硫键连接的两嵌段共聚物的制备新方法

报道了一种制备二硫键连接的两嵌段共聚物的新方法.以可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)制备聚苯乙烯大分子链转移剂(PS-RAFT),经伯胺还原得到巯基封端的PS(PS-SH).PS-SH与原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂2-溴-2-甲基丙酸-2-(2-吡啶基二硫)乙酯发生交换反应,得到含有二硫键的聚苯乙烯大分子ATRP引发剂(PS-S-S-Br).以PS-S-S-Br引发甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)的ATRP聚合反应,合成了由二硫键连接的两嵌段共聚物PS-S-S-PHEMA.将PS-S-S-PHEMA可在甲醇中自组装形成以PS为核,PHEMA为壳的球形聚合物胶束,为制备新型含二硫键聚合物提供了新的合成方法.     

β-CD聚轮烷嵌段共聚物的制备及其溶致响应性

在20℃水溶液中,选用PMDETA/Cu(Cl)为催化剂,以2-溴代异丁酰基封端的PPO-PEO-PPO三嵌段共聚物与β-环糊精(β-CD)形成的聚准轮烷(PPR)作为引发剂引发丙烯酸羟乙酯(HEA)发生非均相ATRP反应.1H-NMR,GPC,FTIR,WXRD,DSC以及TGA测试表明,PHEA已连接到PPR两端生成了具有管道结晶结构的聚轮烷嵌段共聚物.聚轮烷中β-CD上链量以及PHEA链段聚合度能通过改变其投料摩尔比予以调控.观察到经过用水透析处理后的聚轮烷,β-CD只停留在PPO链段上.而经DMF溶解和无水乙醚沉淀后,大约有1/3的β-CD滑向中间的PEO链段上.表明该聚轮烷嵌段共聚物具有溶致响应性.     

pH响应性ABC型共聚物的合成与溶液自组装

用单氨基聚乙二醇(m PEG-NH2)引发ε-三氟乙酰基-L-赖氨酸-N-羧酸酐(Lys(TFA)-NCA)开环聚合,得到了聚乙二醇-b-聚(ε-三氟乙酰基-L-赖氨酸)(PEG-b-PTLL)两嵌段共聚物.将PTLL链段末端的NH2与2-溴异丁酰溴反应得到了大分子引发剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)的方法分别分别引发苯乙烯(St)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)聚合,制备了结构明确、聚合度可控的聚乙二醇-b-聚(ε-三氟乙酰基-L-赖氨酸)-b-聚苯乙烯(PEG-b-PTLL-b-PS)和聚乙二醇-b-聚(ε-三氟乙酰基-L-赖氨酸)-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PEG-b-PTLL-b-PNIPAM)三嵌段杂化共聚肽.将PEG-b-PTLL-b-PNIPAM去保护后得到温度和p H响应三嵌段共聚物;将PEG-b-PTLL-b-PS去保护后得到p H响应的两亲性三嵌段共聚物.研究了PEG45-b-PLL106-b-PS20在混合溶剂H2O/DMF中的p H诱导胶束化行为.TEM结果表明,当水溶液p H小于PLL的p Ka时,PEG45-bPLL106-b-PS20形成球状胶束,当水溶液p H大于PLL的p Ka时,PLL转变成α-螺旋,PEG45-b-PLL106-b-PS20组装成盘状胶束.     

通过反应性单体法制备聚乙烯-接枝-聚甲基丙烯酸酯和聚乙烯-接枝-聚丙烯酸

茂金属催化剂1,1′-亚乙基双茚基二氯化锆[rac-C2H4(indenyl)2ZrCl2]-MAO催化乙烯和对-烯丙基甲苯共聚合得到的共聚物为底物进行自由基溴化反应,1H-NMR表明所得的溴化聚乙烯共聚物中对-烯丙基甲苯单元两个苄基位上各有一个氢被溴取代.以此溴化聚乙烯共聚物为大分子引发剂,以CuCl/N,N,N′,N′,N″-五甲基二乙基三胺为催化剂,分别进行了甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸叔丁酯的原子转移自由基聚合,制备出相应的聚乙烯接枝共聚物.其中,聚乙烯接枝聚丙烯酸叔丁酯共聚物在盐酸作用下可以高效水解为聚乙烯接枝聚丙烯酸共聚物,然后在氢氧化钠作用下可以进一步转化为聚乙烯接枝聚丙烯酸钠共聚物.Mulao试验表明接枝共聚物对聚乙烯的极性具有明显的改善作用.     

光学活性两亲性嵌段共聚物的合成与表征

以溴封端聚乙二醇单甲醚(MPEG-Br)为大分子引发剂,三(2-二甲氨基乙基)胺(Me6TREN)/溴化亚铜(CuBr)为催化体系,通过原子转移自由基聚合(ATRP)反应制备了不同嵌段比例且分子量分布较窄的光学活性聚乙二醇单甲醚嵌段聚(N-甲基丙烯酰-L-亮氨酸甲酯)(MPEG-b-PMALM)聚合物.以1H-NMR表征了其化学结构以及两嵌段的比例.通过热重分析(TGA)和示差扫描量热仪(DSC)研究了嵌段共聚物的热学性能.相对于单体的旋光度,共聚物在聚合过程中旋光度发生了反转,其旋光度的绝对值显著增加,且随着PMALM嵌段含量的增加而增加.圆二色谱法(CD)结果表明,嵌段共聚物分子主链形成了一种无规卷曲的二级构象结构,其光学活性亦随PMALM含量的增加而增强.