从分子结构出发,利用活性自由基聚合方法,设计、合成出系列超分子两亲性星形聚合物。通过研究他们的自组装特性,探索自组装行为与聚合物分子结构之间存在的关系,以及自组装条件如介质、浓度等的影响,从而发现两亲性星形聚合物自组装的规律性,并提出自组装的机理。在此基础上,建立用超分子两亲性星形聚合物自组装构建高分子纳米管和有序纳米多孔膜的新方法。本工作具有独到的优点,疏水链和亲水链均带有可相互识别的功能团,两亲性星形聚合物在组装时原位生成;两亲性星形聚合物结构对称,分子量大小可以按要求精确控制,分子量分布窄,有利于自组装形态结构如高分子纳米管的内径和壁厚的设计和控制。特别是可以获得不对称高分子纳米管,管内壁存在羧基功能团,预期在多方面有重要的应用价值。因此,本研究工作在聚合物自组装构建纳米结构功能高分子材料方面不仅具有重要的理论意义,而且具有广阔的应用前景。
本项目成功地实现了氧化还原引发剂引发的有机相和水相室温RAFT聚合,结果表明,丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺等单体的聚合反应具有良好的活性特征。所用引发剂价廉易得,且室温活性聚合,特别是室温水相RAFT聚合,具有便利、节能、对环境友好等优点,对于制备超分子聚合物更为有利。建立了合成两亲性离子键超分子聚合物的两种方法,即大分子识别法和超分子RAFT试剂法,设计合成了一系列两亲性星形聚合物。利用原子转移自由基聚合,合成了带有官能团的窄分布的聚苯乙烯(PS),通过大分子识别法,与带有官能团的聚氧化乙烯单甲醚(PEO)作用,形成了离子键超分子两亲性星形杂臂聚合物,包括三杂臂和四杂臂星形超分子聚合物。同时制备了以三亚苯为核,以PEO为臂的六臂两亲性离子键超分子星形聚合物。提出了采用超分子转移剂法合成超分子聚合物的思路,通过RAFT聚合合成了四臂和六臂两亲性离子键超分子星形聚合物。为了对照研究,我们还合成了含有亚苯基亚乙炔基低聚体的星形聚合物、两亲性ABC杂臂H形聚合物以及苯乙烯与丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯与聚氧化乙烯嵌段共聚物等。初步研究了这些聚合的自组装行为。