梳状聚合物研究进展.pdf

《梳状聚合物研究进展.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第８期高分子通报·１·檭檭檭檭檭檭殐殐檭檭专论檭檭殐殐檭檭檭檭檭檭梳状聚合物研究进展田海健，平静，乔阳阳，张振宇，沈志豪＊，范星河＊，周其凤（北京分子科学国家实验室，高分子化学与物理教育部重点实验室，北京大学化学与分子工程学院，北京１００８７１）摘要：梳状聚合物是一类具有高接枝密度的接枝型共聚物。由于高密度接枝的侧链之间相互排斥，导致梳状聚合物主链被迫伸直，整个梳状聚合物表现出棒状构象。同时，相比于一般线形聚合物而言，梳状聚合物分子量较容易达到很高，形成几十到上百纳米尺寸的结构，因此有着广泛的应用前景。目前，人们对于梳状聚合物的研究集

2、中于其合成、结构以及性能等领域，其中主要基于对柔性侧链、柔性主链梳状聚合物的研究。本文对于梳状聚合物的合成、刚性主链和刚性侧链梳状聚合物发展现状以及梳状聚合物的性质和应用进行了总结。关键词：梳状聚合物；接枝型共聚物；刚性主链；刚性侧链１梳状聚合物概述［１］自从Ｓｚｗａｒｃ等提出用活性阴离子聚合的方法得到嵌段共聚物，经过数十年的发展，特别是各种可控、活性聚合方法以及点击化学方法的出现，人们已经能够合成具有不同组成以及各种复杂拓扑结构的聚合物，包括线形的嵌段共聚物、无规共聚物、周期性或梯度共聚物和非线形的星形、梳状、超支化聚合物等等。聚合

3、物的结构组成决定聚合物的性质，因此研究聚合物结构与性能关系在理论研究和实际应用中都有重要意义。在众多合成高分子中，接枝共聚物是一类特殊结构的共聚物。接枝共聚物可以看作一系列高分子链以一端接枝到另一个高分子链的重复单元或一个基面（平面或球面）上，就像一个刷子，因此又叫聚合物刷（ｐｏｌｙｍｅｒｂｒｕｓｈ）。按高分子链和接枝基面的不同可以将聚合物刷分为一维、二维和三维［２］聚合物刷；按侧链结构的不同可以将聚合物刷分为线形均聚刷、混合刷、嵌段刷以及支化刷等。［２～７］在接枝共聚物中，梳状聚合物（ｂｏｔｔｌｅｂｒｕｓｈ）是一类具有高密度接枝侧链

4、的一维接枝共聚物。由于高密度接枝的侧链的存在，相邻侧链之间排斥作用较强，梳状聚合物主链被迫伸直，因此主链具有很强［８～１１］的刚性。与相应的线形聚合物相比，梳状聚合物能够形成有序的一维线形结构。同时，由于存在较［１２～１５］大的侧链，梳状聚合物可以达到很高的分子量，形成大尺寸微相分离结构。相对于线形嵌段共聚物只能调节两个嵌段的聚合度（ＤＰ）以及比例而言，梳状嵌段共聚物可以通过调节梳状嵌段的侧链长度、接枝密度来调节微相分离的结构及其尺寸。如在梳状聚合物侧链上引入具有功能性的基团，利用梳状聚合［６］［１６］物的特殊结构能够实现单独侧链所不

5、具有的性质。梳状聚合物的结构特点使其在表面活性剂、分［１７～１９］［２０］［２１，２２］散剂、刺激响应以及材料改性等领域都有较广泛的应用前景。梳状聚合物这二十多年的蓬勃发展得益于各种可控活性聚合以及点击化学的发展。通过这些方法，人们可以得到具有各种结构、组成明确的梳状聚合物。但是，由于很难通过活性聚合的方式得到分子量及其分布可控的刚性高分子链，导致对于刚性主链／侧链的梳状聚合物的研究较少，目前研究主要还是基于柔性主链、柔性侧链的梳状聚合物。本文总结了梳状聚合物的合成方法、基于刚性主链和刚性侧链梳收稿：２０１４－０５－２４；修回：２０１

6、４－０６－０９；基金项目：国家自然科学基金（２１１３４００１）资助；作者简介：田海健，博士，主要研究方向为功能高分子分子结构设计合成与性能研究；＊通讯联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｓｈｅｎ＠ｐｋｕ．ｅｄｕ．ｃｎ，ｆａｎｘｈ＠ｐｋｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．·２·高分子通报２０１４年８月状聚合物发展现状以及梳状聚合物的性质和应用。２梳状聚合物的合成从结构上讲，梳状聚合物可以分为主链、侧链两部分。按照合成的先后顺序，梳状聚合物的合成有三种主要路线：先侧链、后主链的ｇｒａｆｔｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈ；先主链、后侧链的ｇｒａｆｔｉｎｇｆｒｏｍ；以及主链、侧链分别

7、合成后再结合到一起的ｇｒａｆｔｉｎｇｏｎｔｏ（见图１）。图１梳状聚合物的合成示意图Ｆｉｇｕｒｅ１Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｓｃｈｅｍｅｏｆｂｏｔｔｌｅｂｒｕｓｈｅｓ２．１ＧｒａｆｔｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈＧｒａｆｔｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈ路线，即大分子单体聚合的合成方式，通过合成端基带有可聚合基团的侧链大分子单体的聚合得到梳状聚合物。通过Ｇｒａｆｔｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈ路线能够得到结构明确的梳状聚合物。然而，在大分子单体聚合的过程中，因聚合基元的含量比较低，同时大分子增长链与大分子单体之间的相互排斥导［２３，２４］致聚合转化率一般比较低，很难获得很高主

8、链聚合度，此外还存在残余大分子单体与梳状聚合物的分离困难等问题。尽管如此，通过Ｇｒａｆｔｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈ路线得到的梳状聚合物结构明确，在模型模拟等领［２５～２８］域依然有其优势。［２９］Ｔｓｕｋａｈａｒａ等首先通过Ｇ