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浙江大学伍广朋研究员:二氧化碳基嵌段共聚物的设计合成及组装
2018-05-07 来源:中国流变网    点击次数:51次    

  随着化石资源的日渐枯竭和环境保护意识的增强,利用二氧化碳与环氧烷烃共聚制备可降解的脂肪族聚碳酸酯成为高分子学科的重要研究内容。将脂肪族聚碳酸酯进行嵌段化设计,不仅可以有效提高材料的热、机械性能,还可以利用其微相分离特性制备功能性的纳米材料,进而拓展至集成电路(Nano Lett. 2017, 17, 1233;Macromolecules 2018, 51, 791)和自愈合材料(Macromolecules 2018, 51, 1308)等领域。

  目前,制备二氧化碳聚碳酸酯嵌段共聚物最常用方法为大分子链转移法。尽管此法操作较为简单,但反应过程中往往需要加入大量的链转移剂,导致所制备的嵌段共聚物分子量不高、反应过程中催化活性失活、以及产物嵌段效率低(混有大量均聚物)等问题,严重影响了嵌段共聚物的微相分离和后期使用。

图1. 兼具配位聚合和自由基聚合功能的BDI-Zn催化剂及其晶体结构

  针对这一技术难题,近日浙江大学伍广朋研究员在前期二氧化碳基嵌段共聚物设计、组装和应用拓展的基础上对嵌段共聚物的合成方法进行了深入研究和新的成功尝试。作者以β-二亚胺锌(BDI-Zn)为催化剂骨架,将可催化二氧化碳和环氧烷烃的引发基团设计为一种RAFT引发试剂,制备了兼具配位催化和可控自由基聚合的双功能催化体系(图1),一锅法实现了多种嵌段共聚物的高效合成(图2),并通过对反应条件的优化,首次合成了具有热响应的PCHC-b-PNIPAM材料。

图2. a) 催化剂的合成路径以及b)二氧化碳基嵌段共聚物的合成策略。

  这一催化体系的创制有效破解了上述链转移法制备二氧化碳嵌段共聚物的技术缺陷,为设计合成高嵌段效率和功能性的二氧化碳基嵌段共聚物提供了可借鉴经验。相关研究以“A Bifunctional β-Diiminate Zinc Catalyst with CO2/Epoxides Copolymerization and RAFT Polymerization Capacities for Versatile Block Copolymers Construction” 为题,发表在新一期的Macromolecules, DOI: 10.1021/acs.macromol.8b00576。

  硕士研究生张瑶瑶杨贯文为该论文的第一二作者,伍广朋研究员为通讯作者,该研究得到了国家自然科学基金和浙江大学百人计划的支持。

  论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.8b00576

 
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