刺激响应性刚柔嵌段共聚物的自组装

刚柔嵌段共聚物是指刚性链段和柔性链段以共价键相连形成的共聚物。不仅由于刚性链段有序排列的特点使得其自组装行为更为丰富多样,而且刚性分子将优异的功能特性赋予到超分子组装体中,有望实现超分子材料的功能应用。这类嵌段共聚物在溶液中自组装形成的聚集体会对外界的刺激(例如pH、光、温度、化学添加剂等)敏感,产生聚集体形态的变化。本文选取了部分典型的具有刺激响应性的刚柔嵌段共聚物,介绍了其智能自组装行为,并对其良好的发展前景做了展望。     

两种双亲性聚合物自组装胶束复合水溶液的乳化性能

以苯乙烯(St)、含香豆素光敏单体(VM)、丙烯酸(AA)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂引发自由基共聚,合成了双亲性光敏无规共聚物P(St-co-VM-co-AA)(简称PSVA);又以St及甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAEMA)为单体,AIBN为引发剂引发自由基共聚,制得二元双亲性无规共聚物P(St-co-D...     

Synthesis and Self-Assembly of Mixed-Graft Block Copolymers

Mixed-graft block copolymers (mGBCPs) consist of two or more types of polymeric side chains grafted on a linear backbone in a random, alternating, or pseudo-alternating sequence. They can phase-separate with the backbone serving as the interface of the blocks, and the side chains dominate their self-assembly behavior. mGBCPs are an accessible polymer architecture for exploring the idea of encoding polymer properties through the macromolecular architecture, as there are two distinct structural components that can be tuned: the backbone and the side chains. In this Concept article, the current literature on the synthesis of mGBCPs is reviewed, and the advantages and disadvantages of each synthetic method are noted. The self-assembly of mGBCPs is also discussed where possible. Finally, directions for future research on mGBCP synthesis and self-assembly are suggested.     

嵌段共聚物结晶性胶束

近年来嵌段共聚物在选择性溶剂中由结晶驱动形成胶束的自组装过程因其较好的可控性逐渐受到人们的关注.本文首先综述了嵌段共聚物结晶性胶束形貌和尺寸的影响因素,包括溶剂环境、共聚物结构、结晶温度等.然后介绍了结晶性胶束的活性生长以及"嵌段共胶束";最后提出了该研究领域目前存在的问题和今后可能的发展方向.     

两亲性/双疏性嵌段共聚物共混体系的自组装行为研究

采用耗散粒子动力学方法,研究了两亲性嵌段共聚物和双疏性嵌段共聚物共混体系的自组装行为,探讨了双疏性嵌段共聚物的浓度以及双疏性嵌段共聚物的嵌段体积分数对聚集体结构的影响.结果表明,随着双疏性嵌段共聚物浓度的增加,聚集体发生自囊泡到棒状胶束再到同心圆多舱胶束的转变,且当浓度较高时,同心圆多舱胶束的同心圆层数量与浓度密切相关.当双疏性嵌段共聚物中的嵌段体积分数降低时,球形胶束由同心圆结构转变为非同心圆结构.此外,利用Minkowski泛函方法表征了多舱胶束的形成过程,发现这是一个先形成大尺度球形结构、再形成小尺度内核结构的分级组装过程.     

双刚性共轭嵌段共聚物体系的自组装

棒杆-棒杆(rod-rod)共轭嵌段共聚物体系是近几年发展起来的一类新型共轭聚合物材料,由于其特有的电学活性以及通过自组装实现纳米尺度结构可控等特性正逐渐成为人们研究的热点.构筑单元的刚性棒状结构使得rod-rod共轭嵌段共聚物体系倾向于自组装形成囊泡或层状结构等低曲率聚集体.本文总结了近年来关于rod-rod共轭嵌段共聚物体系自组装行为的研究,分别介绍了溶液中以及薄膜状态下双刚性共轭嵌段共聚物体系的自组装行为,在此基础上进一步讨论了rod-rod共轭嵌段共聚物薄膜结构与性能的关系.     

不同亲疏水比例的光响应性嵌段共聚物的合成及溶液组装行为研究

以末端带有二硫代酯基团的聚合物PhC（=S）-S-PEO作为大分子链转移剂,利用可逆加成-断裂链转移自由基聚合法（RAFT）合成一系列亲疏水比例不同的嵌段共聚物PEO_n-b-PMeA6AB2_m,并采用核磁共振（¹H NMR）和凝胶渗透色谱（GPC）对产物进行了表征. 运用场发射透射电子显微镜（FETEM）、扫描电子显微镜（SEM）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、光学显微镜、粒径分析仪和荧光光谱研究了聚集体的形貌、粒径及其在光刺激下的响应行为. 结果表明,聚集体形态为胶束,包含大复合胶束. 随着自组装初始浓度的降低、转速的增加,聚集体尺寸降低,分布趋于均一;当亲疏水比例为2.3时,球形复合胶束中出现了花生型、棒状结构. 包覆有尼罗红的聚集体在紫外/可见光的循环照射下,部分尼罗红被释放. 共聚物BCP-S3-0.82形成的自组装体系在紫外光照射下,尺寸较大的复合胶束发生一定程度的不可逆的解离.     

聚苯胺纳米粒子的反胶束法合成及自组装

聚苯胺纳米粒子的反胶束法合成及自组装;聚苯胺;纳米粒子;反胶束;自组装     

两亲性接枝共聚物在选择性溶剂中自组装行为的模拟研究

利用粗粒化分子动力学(CGMD)方法研究了两亲性接枝共聚物在不同选择性溶剂中的自组装行为. 分析了主链刚性及链长对自组装结构的影响. 研究结果表明, 当溶剂对主链为良溶剂而对支链为不良溶剂时, 两亲性接枝共聚物随主链刚性的增加自组装形成花状胶束、 花桥状胶束及桥状胶束, 并且组分比例对自组装结构影响很大; 随着链长的增加, 柔性链出现单花状胶束到多花状胶束的转化. 当溶剂对主链为不良溶剂而对支链为良溶剂时, 可得到近球形或椭球形核壳状胶束及束状结构; 不同链长时, 柔性接枝共聚物链均只能得到近球形的单核壳状胶束.     

嵌段共聚物受限自组装的实验研究进展

嵌段共聚物有着丰富的相行为,在本体中会发生微相分离形成球形、柱形、双连续形和层状结构.当嵌段共聚物被限制在一定的空间几何中且空间几何特征尺寸与嵌段共聚物的平衡周期相近时,自组装过程会受到强烈的影响而形成与本体不同的自组装结构.本文从实验研究方面总结了限制因素和边界条件对嵌段共聚物受限自组装过程的影响,并指出了当前存在的一些问题以及今后的发展方向.     

水相光引发聚合诱导自组装制备嵌段共聚物纳米材料

本文以聚甲基丙烯酸甘油酯(PGMA)作为大分子链转移剂、甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)为单体、苯基钠盐-三甲基苯甲酰亚磷酸盐(SPTP)为引发剂,通过水相光引发可逆加成-断裂链转移(RAFT)分散聚合制备了一系列PGMA-b-PHPMA共聚物纳米材料。考察了水相光引发聚合诱导自组装的反应动力学,在温和条件下(水相、可见光和室温)成功得到不同形貌的聚合物纳米材料(球形、纤维和囊泡),并进一步探究了反应条件对嵌段聚合物形貌的影响。聚合反应的激活或暂停都可以通过对光源的简单"开/关"进行控制。     

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.     

聚二茂铁基硅烷二嵌段共聚物的制备、组装及应用研究

二茂铁分子由于含有独特的芳香结构和过渡金属元素铁,具有特殊的光、电、磁特性,一直以来是科学研究和技术应用的热点之一,在功能高分子材料的制备方面具有广泛的应用前景。聚二茂铁硅烷嵌段共聚物是一类新型的主链含有二茂铁和有机硅单元的聚合物,以其可控的分子量和丰富的自组装形貌,不断得到科研人员的关注。本文主要从聚合、自组装和应用三个方面系统介绍了聚二茂铁硅烷二嵌段共聚物。其中重点介绍了应用广泛的活性阴离子聚合和进一步发展起来的阴离子两步法聚合,解释了活性聚合机理,归纳了目前成功合成的不同种类的二嵌段共聚物;论述了在选择性溶剂中,聚二茂铁硅烷二嵌段共聚物可以自组装形成柱状、管状、球状等常规胶束和片层、刷形等复杂胶束,胶束的形成同聚合一样具有活性特征,并且在一定的刺激条件下,不同类型的胶束可完成相互转变过程,另外可以对胶束局部进行功能化以赋予其特殊的性能;最后介绍了聚二茂铁硅烷二嵌段共聚物在药物缓释、纳米材料、特种催化方面的具体实例,并对其应用前景加以展望。     

两亲三元壳寡糖衍生物的合成及其包合物的研究

本文报道了新型水溶性甲氧基聚乙二醇-b-聚己内酯两亲嵌段共聚物接枝壳寡糖(COS-g-PCL-b-MPEG)共聚物的合成, 研究了两亲三元COS衍生物的合成及在水溶液中α-CD与其的包合作用.     

Dissipative Particle Dynamics Simulations on the Self-Assembly of New Segmented Random-Block Copolymers in Selective Solvents

Dissipative particle dynamics simulation was applied to investigate the self-assembly of new segmented random-block copolymers (A-co-B)-b-B in selective solvents. The coarse-grained models of random-block copolymers were built. The effects of the composition of the copolymer, the interaction parameters, the volume fractions, as well as the ratio of hydrophilic particles to hydrophobic particles in the random segment, on the morphology of the aggregations were systematically investigated. The results showed that new segmented random-block copolymers (A-co-B)-b-B could self-assemble into rodlike micelle, spherical micelle and two-compartment micelle. Oval-shaped micelle and spherical micelle could be formed at different volume fractions. The simulation results provide an important reference to the design and synthesis of specific micelles.     

Comb-coil型聚(苯乙烯-异戊二烯)共聚物在正烷烃中的自组装

借助动态光散射(DLS)和原子力显微镜(AFM)研究了具有复杂结构的comb-coil型聚苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(S-graft-I)-block-S在聚异戊二烯(PI)选择性溶剂正烷烃中的自组装行为. 结果表明comb-coil型分子在庚烷中形成球形胶束. 同时, 这些胶束的尺寸显示出独特的双分布现象. 除常见的PS-PI相分离机理外, 我们还提出一种comb-coil相分离机理. 这些双分布胶束的形成可能正是两种相分离机理共存的结果. 此外, 借助透射电镜(TEM)进一步研究了选择性、接枝度和接枝链长度对自组装行为的影响. 研究发现增加溶剂选择性或增加接枝链链长以及接枝度, 有利于两种尺寸的胶束的形成以及对应分布峰的完全分离.     

梳状-线性共聚物自组装的耗散粒子动力学模拟

梳状-线性共聚物在选择性溶剂中可以自组装形成两种不同类型的聚集体, 其中第I类的自组装发生在亲、疏溶剂链之间, 而第II类发生在线性链和梳状亚结构之间. 本工作利用耗散粒子动力学方法, 分别研究了梳状-线性共聚物在侧链和主链选择性溶剂中形成的这两类聚集体, 探讨了侧链长度和侧链数量等对聚集体类型及形貌的影响. 研究表明, 第II类聚集体在侧链长度较短且侧链数量较多时容易形成. 将模拟结果与文献报道的实验结果相比较, 发现两者能较好地吻合. 此外, 本研究获得了一些在实验中较难得到的信息, 有助于进一步理解梳状-线性共聚物的自组装行为.     

Self-assembly of Amphiphilic Alternating Copolymers

Polymer self-assembly has been a hot research topic for several decades. Different types of polymers with various architectures, like block copolymers, brush polymers, hyperbranched polymers and dendrimers, etc., are currently being investigated. Alternating copolymers (ACPs) are regular copolymers with an alternating monomeric unit structure in the polymer backbones. However, despite the great progress in the synthesis of ACPs, their self-assembly is still in an infant stage. Very recently, our group reported a new type of amphiphilic ACPs through click copolymerization and obtained spheres, vesicles, nanotubes, and even hierarchical sea urchin-like aggregates through the self-assembly process. In addition, we have found some intriguing features in the self-assembly of amphiphilic ACPs when compared with other copolymers, including their facile syntheses, readily functionalization, novel self-assembly structures, new folding-chain mechanisms, and uniform but ultrathin feature length. In this Concept article, we present the self-assembly of amphiphilic ACPs together with their unique features by reviewing our latest results and related studies. Moreover, the future perspective on the self-assembly of amphiphilic ACPs is also proposed. Our aim is to capture the attention and interest of chemists in this new area of polymerization.     

对称AB两嵌段共聚物在均聚物C中的自组装

通过自洽平均场理论计算,对对称AB两嵌段共聚物在均聚物C中形成的胶束进行了研究. 在C对A、B组分没有选择性相互作用的情况下,我们观察到了两嵌段共聚物所形成的胶束形状为各向异性的、由间隔A/B层相区构成的类椭球结构. 我们系统考察了胶束的长短径之比与胶束体积、组分间相互作用、均聚物长度之间的关系. 结果表明,当固定组分间相互作用时,胶束的长短径之比随体积变大而减小;当体积增大至一临界值,胶束层数增加,长短径之比发生突变并增大. 给定胶束的结构和体积,增加两嵌段共聚物的不相容性,胶束长短径之比增加并且最终趋于平缓;当固定相互作用及胶束体积时,均聚物的长度越小,长短径之比越大.     

结构明确聚烯烃接枝共聚物:合成、结构与性能

实现聚烯烃功能化是制备高性能聚烯烃材料、拓展聚烯烃应用的重要手段,几十年来得到了学术界及工业界的广泛关注。聚烯烃接枝共聚物作为一类重要的功能化聚烯烃,包含聚烯烃链段（PE、PP等）及功能化聚合物链段（PS、PMMA、PEG等）,因而在提高功能单元含量的同时能保持聚烯烃单元优异的结晶、加工性能。结构明确的聚烯烃接枝共聚物,具有结构参数可控、综合性能可调的特点,对于认识聚合物材料结构-性能关系、拓展聚烯烃应用范围具有重要的学术和实际意义。聚烯烃接枝共聚物的合成方法可以分为三种类型：“共聚接枝（graft-through）”、“引出接枝（graft-from）”、“偶联接枝（graft-onto）”。前两种合成方法往往涉及烯烃配位聚合与其他聚合方式的机理转化过程;其中,反应性聚合物中间体作为大分子引发剂、大分子RAFT试剂、大分子单体参与接枝反应,实现接枝共聚物的可控制备。第三种方法思路简单明确,即利用聚烯烃侧基反应性基团与其他聚合物反应性端基之间的高效偶联反应实现接枝共聚物制备。本文从合成、结构及性能三方面较为全面地综述了结构明确聚烯烃接枝共聚物的研究进展,着重讨论了新兴合成方法及相应接枝共聚物的潜在应用。