梯度共聚物最新研究情况综述

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2、备形形色色的共聚物,因为将不同性质的物质共聚到一起可以克服均聚物性质单一的缺点,从而实现丰富与调节聚合物性质的目的.嵌段共聚物作为一类最典型的代表已经被广泛且深入研究,并且在许多方面都体现出有趣的性质与潜在应用价值.然而,由于生产成本的原因,并没有太多的产品真正实现产业化走向大众.从物理化学性质角度比较,梯度共聚物与嵌段共聚物性质相似,然而从合成制备的角度考虑,梯度共聚物可以通过”一锅法”合成得到,因而成本更低,可能作为嵌段共聚物的替代品应用到实际产品中.　　由于梯度共聚物的研究起步相对较晚,研究体系也相对较少,因此梯度共

3、聚物还不广为人知,对其性质也缺乏统一的认识.基于此,本文从梯度共聚物的合成到自组装性质以及一些潜在应用做了一些总结与介绍,希望能为梯度共聚物的基础研究与应用探索提供一些有益的启发与借鉴.　　1梯度共聚物的定义与结构特点　　梯度共聚物[3-4]是一类线形聚合物,如图1所示,其与无规共聚物和嵌段共聚物相比具有相同的拓扑结构,但是链内组成分布却截然不同.无规共聚物的两组分在整个链内是随机分布的,而嵌段共聚物两组分在链内则有明显分界点.梯度共聚物则处于这两个极端之间,其链内的组成呈梯度分布,但是却没有一个两组分的明显分界点,即组分

4、B的含量从链的一端向另一端逐渐递减,相反组分A的含量逐渐递增,使得链内组成从B占主导向A占主导逐渐过渡.用数学语言来区别其组成分布函数的话,无规共聚物的分布函数近似常数,嵌段共聚物的组成分布函数是一个取值为0和1[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料阶梯函数,而一般的梯度共聚物组成分布则是取值为0到1之间的一个连续且单调的任意函数.梯度共聚物研究的雏形可以追溯到上世纪60年代的一些专利[5]以及80年代Hashimoto[6-8]和Gronski[9-11]等的研究中.他们在通过活性阴离子聚合制备含有共轭

5、烯烃的嵌段共聚物时,将一段组成渐变的链段引入到了嵌段共聚物纯的A组分与纯的B组分中间,当时将这种聚合物称之为递变嵌段共聚物(taperedblockcopolymer).然而由于合成方法以及认识的限制,那时的研究体系还仅限于苯乙烯与少数几个共轭烯烃,如丁二烯以及异戊二烯等,这些梯度共聚物早期的研究更多的是将其作为一种改善嵌段共聚物两组分相容性的方法,进而调节嵌段共聚物相区界面.而且那时的梯度共聚物中组成渐变的链段比例相对较低,仅仅被看作一种改进的两嵌段共聚物或者三嵌段聚合物,很少从梯度结构的角度全面认识其性质的变化,因此人

6、们更习惯称之为递变嵌段共聚物而非梯度共聚物.直至上世纪90[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料年代中期[12],这种链内组成渐变的共聚物才有别于嵌段共聚物,以链内异质性(intramolecularinhomogeneity)的角度提出,并且被冠名以梯度共聚物(gradientcopolymers).近20年的研究中,不仅越来越多的梯度共聚物可以合成得到,其在许多方面还体现出与无规共聚物以及嵌段共聚物不同的性质.　　时至今日,仍然有学者坚持以是否整条聚合物链为梯度链段来区分递变嵌段共聚物和梯度共聚物,如

7、Epps[13]以及Torkelson[14]等认为梯度共聚物是不含纯A或B链段的,含有纯A或B链段的更应该称之为递变嵌段共聚物.实际上这样的区分是缺乏实际操作性的,设想A组分的含量从一端的100%降到另一端的0%,必然只有纯A链段才能代表A组分的含量是[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料100%.因此,一些研究中并不严格区分递变嵌段共聚物和梯度共聚物的命名,而统一称之为梯度共聚物.其实,这样区分是考虑到当梯度结构在链内比例比较小的时候,其行为与嵌段共聚物相似,因此,梯度结构是否能够明显影响共聚物性质才

8、应当作为判别梯度共聚物的标准.关于命名的争议无疑体现出当前对梯度共聚物的认识相当有限,连续的链内异质性才是各种类型梯度共聚物共有的本质特征,将递变嵌段共聚物从梯度共聚物中分离讨论,局限了梯度共聚物的内涵,无助于理解梯度结构的特性.本着讨论梯度结构的一些共性,本文以下介绍中对其称谓虽然遵循原始文献,但不细