超支化聚合物的合成方法和應(yīng)用前景

1、超支化聚合物的合成與應(yīng)用黃仲翔516103001589概要超支化聚合物的概念和特點超支化聚合物的合成超支化聚合物的應(yīng)用結(jié)語超支化聚合物的概念和特點樹狀支化大分子樹枝狀大分子超支化聚合物 樹狀支化大分子是近年來高分子材料領(lǐng)域研究的熱點之一，它是一類具有三維橢球狀立體結(jié)構(gòu)的高度支化聚合物，根據(jù)樹狀支化大分子的結(jié)構(gòu)特征，可將其劃分為樹枝狀大分子和超支化聚合物超支化聚合物的概念和特點超支化聚合物結(jié)構(gòu)高度支化分子鏈少纏結(jié)較低的粘度良好的溶解性 分子具有類似球形的緊湊結(jié)構(gòu) ，流體力學(xué)回轉(zhuǎn)半徑小 ，分子鏈纏結(jié)少，所以相對分子質(zhì)量的增加對粘度影響較小 分子中帶有許多官能性端基 ，對其進行修飾可以改善其在各類溶

2、劑中的溶解性超支化聚合物的合成開環(huán)聚合開環(huán)聚合偶合單偶合單體法體法自縮合乙自縮合乙烯基聚合烯基聚合ABABX X型單體縮型單體縮聚加成聚合聚加成聚合A A2 2+B+B3 3型單型單體縮聚體縮聚超支化聚合物最初的合成方法基于Flory的理論模型，即使用ABx型單體通過縮聚反應(yīng)合成典型的縮聚反應(yīng)如Kim等采用3，5-二溴苯基硼酸或3，5-二鹵代苯基格氏試劑通過偶合反應(yīng)合成端基為溴的超支化聚苯：ABX型單體縮聚加成聚合ABx型單體合成超支化聚合物的反應(yīng)并不復(fù)雜，結(jié)果也相當理想，并且不會產(chǎn)生凝膠。ABx型單體合成超支化聚合物最大的缺陷來自于單體的合成，因為ABX型單體目前缺乏商業(yè)化的產(chǎn)品，因此制備超

3、支化聚合物一般需要先制備出相應(yīng)的單體，而新型的ABX型單體的制備通常需要經(jīng)過多步的反應(yīng)，合成和純化的過程都較為繁瑣,以至于合成產(chǎn)率較低。單體合成的困難導(dǎo)致了ABX型單體法進一步的應(yīng)用受到了很大的限制。ABX型單體縮聚加成聚合另一種合成超支化聚合物的方法是環(huán)狀單體的開環(huán)聚合。作為一種簡單易行的合成超支化聚合物的方法，用于開環(huán)聚合的單體本身并不含有支化點，支化點產(chǎn)生于增長反應(yīng)的過程中，因此也可以被認為是一種潛在ABX型單體。因為開環(huán)聚合單體的特殊性，其合成的聚合物通常具有強的親水性，對末端官能團的修飾可以得到體型的兩親性聚合物。開環(huán)聚合典型的開環(huán)聚合如Frey等利用縮水甘油進行的陰離子聚合他們同時

4、利用所合成的縮水甘油超支化聚合物作為親水性客體的分子膠囊，引起了廣泛的關(guān)注。環(huán)氧類單體開環(huán)聚合合成的超支化聚合物因為具有良好的生物相容性或者生物可降解性，而在生物材料等領(lǐng)域有著巨大的潛在應(yīng)用價值。1995年Freehet等報道了一種新的合成超支化聚合物的方法，稱之為自縮合乙烯基聚合(Self-condensing Vinyl Polymerization，SCVP)。所用單體既非ABX型單體，也非潛在ABX型單體，而是被稱為AB*型的一類新單體。這類單體包含一個乙烯基基團(A)和一個能夠引發(fā)乙烯基聚合的活性基團B*。活性基團可以為自由基、陽離子或者陰離子。反應(yīng)中活性基團B*引發(fā)單體中含有乙烯基

5、的A單元增長，增長過程中活性位點并不隨反應(yīng)消失，而是遷移形成新的活性位點，并且能夠繼續(xù)引發(fā)乙烯基聚合，從而生成超支化聚合物。自自縮合乙烯基聚縮合乙烯基聚合合自自縮合乙烯基聚合縮合乙烯基聚合SCVP最早的實例來自3-(1-氯乙基)苯乙烯的陽離子聚合：自自縮合乙烯基聚合縮合乙烯基聚合與ABX型單體縮聚相比，自縮合乙烯基聚合將超支化聚合物的合成擴展到了乙烯基單體的應(yīng)用領(lǐng)域，并且賦予超支化聚合物以CC骨架，從而獲得了比雜原子骨架更好的穩(wěn)定性。另外，SCVP可以制備分子量更大的超支化聚合物，且AB*型單體的制備和純化都較ABX型單體容易。超支化聚合物的應(yīng)用高分子催化劑光學(xué)材料藥物緩釋劑加工助劑 使用超支

6、化聚合物作為線性低密度聚乙烯的加工助劑，發(fā)現(xiàn)混合物的粘度下降，在固定擠出速度下流動加快，因而擠出所需的能量明顯降低，同時消除了以前加工過程中經(jīng)常發(fā)生的鯊魚皮現(xiàn)象。擠出高聚物熔體時，如果剪切速率超過一個極限值則擠出物不再平滑，而會出現(xiàn)表面粗糙起伏不平，呈螺紋狀波動擠出物扭曲甚至完全無規(guī)破裂。超支化聚合物的應(yīng)用超支化聚合物的應(yīng)用可用于制作無溶劑涂料、高固體分涂料、粉末涂料、紫外光固化粉末涂料以及各種涂料用添加劑。由于超支化聚合物涂飾劑具有大量端基基團和特殊的支化結(jié)構(gòu)涂層與皮革的粘著將會非常牢固，涂層不易斷裂耐折、牢度很高，且涂層平整光亮度很強。 超支化聚合物具有獨特的支化分子結(jié)構(gòu)，因而具有溶解性良好、粘度低等優(yōu)點，這種結(jié)構(gòu)決定了超支化聚合物可廣泛應(yīng)用于大分子自組裝、生物醫(yī)藥、納米科技等新的研究領(lǐng)域，從而推動高分子科學(xué)和技術(shù)的進一步發(fā)展。目前，人們對超支化高分子功能和應(yīng)用方面的研究仍處于初級階段，而且超支化聚合物強度和韌性較低，無法像其它大分子一樣應(yīng)用于現(xiàn)代材料，只能從其獨特的結(jié)構(gòu)出發(fā)，應(yīng)用于復(fù)合材料、涂層和改進流變性能等方面。要將其應(yīng)用到社會生產(chǎn)和生活中，還需進一步