陈茂课题组: 连续滴流光控活性梯度共聚—反常的序列调控牛年“流”操作

发布时间:2021-02-26 

  

 序列结构可决定聚合物理化性能。不同于无规、嵌段共聚物,梯度共聚物的单体组成沿聚合物链呈逐渐变化趋势,具有高临界胶束浓度、宽玻璃化转变温度、特殊的自组装行为等,因而在诸多领域得以应用,例如增容剂、乳液稳定剂、减振器等。此外,梯度共聚物在固体电解质、形状记忆材料等前沿研究领域也展现出潜在价值。

 梯度聚合物的合成方法主要包括两类:一锅法合成和半间歇式加料合成。前者操作简单,梯度趋势由共聚单体反应活性、初始投料比决定,是自发形成的梯度序列,该方法对单体适用范围、梯度趋势可调范围有较大限制。后者需要连续多次添加单体,虽然可适用于更广的单体范围,但常遇到分子量分布宽、链端保真度低、重现性差等困难。与间歇式反应器(如反应瓶、反应釜)相比,流动化学反应器有大比表面积、高传质/传热效率、可模块化操作、无放大效应等优点,近年来被大量应用于化学合成。

图1 滴流式光控活性自由基聚合制备梯度聚合物。

 近日,复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室的陈茂课题组(website: http://www.polymaolab.com)首次开发了流动化学可控活性梯度共聚,实现了对多种化学组成、不同梯度趋势的梯度共聚物的可控合成(图1)。该方法是基于不同单体在液滴与载流体的溶解性差异实现的,即使反应活性相似的单体也能成功生成梯度共聚物,因而从单体适用范围与操作方式上均明显不同于传统合成。该方法制备的梯度聚合物还具有分子量分布窄、链末端保真度高、可程序化合成等优点(图2)。此外,研究者在文中还对化学组成相同、梯度趋势不同的共聚物进行了比较,发现梯度对聚合物性质具有显著影响。

图2 合成具有不同梯度变化趋势和化学组成的共聚物。

 该方法实现梯度的原理有别于传统合成,且方便与电脑辅助相关联,我们相信该工作为梯度聚合物的制备提供了新的机遇,并且可适用于其他活性聚合方法。

 相关成果近期在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry(DOI: 10.1007/s11426-020-9946-8)。博士研究生周杨为文章第一作者,陈茂研究员为通讯作者。最后特别感谢国家自然科学基金、复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室的支持!

 全文链接:https://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCC/doi/10.1007/s11426-020-9946-8?slug=fulltext

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