80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索:  
中山大學(xué)陳永明教授團(tuán)隊石毅副教授 Macromolecules:實現(xiàn)不同組成和尺寸星形聚合物的快速和高效合成
2024-04-14  來源:高分子科技

  開環(huán)易位聚合 (ROMP) 是一類以金屬卡賓為催化劑、以環(huán)烯烴為單體的可控聚合技術(shù),具有聚合超快、條件溫和、可控性好等優(yōu)點,也是合成復(fù)雜拓?fù)渚酆衔镒畛S玫氖侄沃。近年來,源于綠色化學(xué)以及生物醫(yī)藥領(lǐng)域的需求,水相ROMP引起了研究人員廣泛的關(guān)注。GrubbsGrela、Emrick、Schanz、O’Reilly等課題組為實現(xiàn)可控水相ROMP聚合開展了大量的創(chuàng)新性工作。然而,由于金屬卡賓催化劑容易被水分子和強極性給電子基團(tuán)絡(luò)合失活,使得水相ROMP聚合低效、可控性差,難以調(diào)控水溶性聚合物的分子量和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此,開發(fā)高效、可控的水相ROMP體系,是ROMP領(lǐng)域新的發(fā)展方向,同時也為精準(zhǔn)合成水溶性功能拓?fù)渚酆衔镩_辟新路徑。


  實現(xiàn)可控水相ROMP的主要挑戰(zhàn)是解決Grubbs催化劑在水溶液中的溶解性、穩(wěn)定性和催化活性等問題。近來,中山大學(xué)陳永明教授/石毅副教授團(tuán)隊報道了一種簡單而通用的水相ROMP策略,即利用水溶性降冰片烯單體天然的兩親性結(jié)構(gòu)特征,構(gòu)筑單體自乳化的水相ROMP(ME-ROMP)體系,實現(xiàn)了高效可控合成水溶性線形和刷形聚合物(ACS Macro Letters 202312, 794-800.;Macromolecules 202356, 7889-7897.)。ME-ROMP的設(shè)計流程和機理示意圖如圖1所示,向降冰片烯單體水溶液中加入少量G3催化劑的二氯甲烷(DCM)溶液,在攪拌的條件下原位形成DCM/H2O乳液并同時引發(fā)單體的聚合反應(yīng),該聚合反應(yīng)無需除氧。在界面能最小化的驅(qū)動下,降冰片烯單體作為表面活性劑分布在DCM/H2O兩相界面,其中疏水的降冰片烯基團(tuán)傾向富集在溶解有G3的DCM液滴中,因此聚合反應(yīng)實際上在DCM相進(jìn)行。乳液的限域效應(yīng)可以有效保護(hù)G3催化劑不被淬滅失活,另外由于G3和降冰片烯基團(tuán)在DCM相的富集,局部單體濃度較高,可以進(jìn)一步加快聚合反應(yīng)的進(jìn)行。 


圖1. 單體自乳化水相ROMP的聚合過程和機理示意


  星形聚合物作為一種支化結(jié)構(gòu)的單分子納米粒子,已經(jīng)在生物醫(yī)藥到納米能源等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。星形聚合物的精確合成(包括其尺寸和分子量的精準(zhǔn)調(diào)控)是高分子科學(xué)的一大熱點和難點。星形聚合物的合成策略可以概括為“Grafting-onto”,“Core-first”和“Arm-first”,其中可控ROMP結(jié)合“Arm-first”策略是一種“一鍋-兩步”合成星形聚合物的常用方法,具有條件溫和,操作簡單等優(yōu)點。然而,該方法卻存在星形聚合物分子量難以調(diào)控、游離的聚合物臂分子內(nèi)交聯(lián)嚴(yán)重(即游離聚合物臂轉(zhuǎn)化成星形聚合物的轉(zhuǎn)化率低)、成核反應(yīng)時間較長等問題。


  基于此,中山大學(xué)陳永明教授/石毅副教授團(tuán)隊進(jìn)一步拓展ME-ROMP方法,利用ME-ROMP乳液限域效應(yīng),使星形聚合物的疏水的成核過程限域在乳液的油滴內(nèi),從而加快成核反應(yīng)并增加成核過程的分子間交聯(lián)的幾率,實現(xiàn)了不同組成和尺寸星形聚合物的快速和高效合成,如2所示。實驗結(jié)果表明,ME-ROMP可以實現(xiàn)具有高分子量聚合物臂(Mn=28 kDa)的星形聚合物快速、高效合成。通過改變小分子交聯(lián)劑的投料比例和油水兩相的體積比,可以方便地調(diào)控星形聚合物的尺寸和分子量,并實現(xiàn)高達(dá)95%的聚合物臂轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)動力學(xué)表明ME-ROMP的乳液限域效應(yīng)可以促使星形聚合物的成核過程在10分鐘快速完成。進(jìn)一步將“Arm-first ME-ROMP”方法拓展用于快速高效制備具有嵌段和無規(guī)共聚聚合物臂的星形聚合物,并將ME-ROMP結(jié)合“Brush-first”策略成功制備了以PEG刷為臂的星形聚合物。這些結(jié)果進(jìn)一步拓展了ME-ROMP在可控制備星形聚合物的應(yīng)用。 


2. 單體自乳化水相ROMP結(jié)合“Arm-first”策略制備星形聚合物


  相關(guān)成果以“Rapid and Efficient Synthesis of Star Polymers via Arm-First Monomer Emulsified Aqueous Ring-Opening Metathesis Polymerization (ME-ROMP)”為題發(fā)表在Macromolecules雜志(Macromolecules202457, 3173-3182.)。該論文的第一作者為中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的侯王蒙副研究員,通訊作者為石毅副教授,該工作受到國家自然科學(xué)基金和廣東省自然科學(xué)基金的資助。


  原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c00191

版權(quán)與免責(zé)聲明:中國聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章?锘蛎襟w如需轉(zhuǎn)載,請聯(lián)系郵箱:info@polymer.cn,并請注明出處。
(責(zé)任編輯:xu)
】【打印】【關(guān)閉

誠邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞