超支化聚合物的合成方法和应用前景

超支化聚合物的合成与应用黄仲翔516103001589概要超支化聚合物的概念和特点超支化聚合物的合成超支化聚合物的应用结语超支化聚合物的概念和特点树状支化大分子树枝状大分子超支化聚合物树状支化大分子是近年来高分子材料领域研究的热点之一，它是一类具有三维椭球状立体结构的高度支化聚合物，根据树状支化大分子的结构特征，可将其划分为树枝状大分子和超支化聚合物超支化聚合物的概念和特点超支化聚合物结构高度支化分子链少缠结较低的粘度良好的溶解性分子具有类似球形的紧凑结构，流体力学回转半径小，分子链缠结少，所以相对分子质量的增加对粘度影响较小分子中带有许多官能性端基，对其进行修饰可以改善其在各类溶剂中的溶解性超支化聚合物的合成开环聚合偶合单体法自缩合乙烯基聚合ABX型单体缩聚加成聚合A2+B3型单体缩聚超支化聚合物最初的合成方法基于Flory的理论模型，即使用ABx型单体通过缩聚反应合成典型的缩聚反应如Kim等采用3，5-二溴苯基硼酸或3，5-二卤代苯基格氏试剂通过偶合反应合成端基为溴的超支化聚苯：ABX型单体缩聚加成聚合ABx型单体合成超支化聚合物的反应并不复杂，结果也相当理想，并且不会产生凝胶。ABx型单体合成超支化聚合物最大的缺陷来自于单体的合成，因为ABX型单体目前缺乏商业化的产品，因此制备超支化聚合物一般需要先制备出相应的单体，而新型的ABX型单体的制备通常需要经过多步的反应，合成和纯化的过程都较为繁琐,以至于合成产率较低。单体合成的困难导致了ABX型单体法进一步的应用受到了很大的限制。ABX型单体缩聚加成聚合另一种合成超支化聚合物的方法是环状单体的开环聚合。作为一种简单易行的合成超支化聚合物的方法，用于开环聚合的单体本身并不含有支化点，支化点产生于增长反应的过程中，因此也可以被认为是一种潜在ABX型单体。因为开环聚合单体的特殊性，其合成的聚合物通常具有强的亲水性，对末端官能团的修饰可以得到体型的两亲性聚合物。开环聚合典型的开环聚合如Frey等利用缩水甘油进行的阴离子聚合他们同时利用所合成的缩水甘油超支化聚合物作为亲水性客体的分子胶囊，引起了广泛的关注。环氧类单体开环聚合合成的超支化聚合物因为具有良好的生物相容性或者生物可降解性，而在生物材料等领域有着巨大的潜在应用价值。1995年Freehet等报道了一种新的合成超支化聚合物的方法，称之为自缩合乙烯基聚合(Self-condensingVinylPolymerization，SCVP)。所用单体既非ABX型单体，也非潜在ABX型单体，而是被称为AB*型的一类新单体。这类单体包含一个乙烯基基团(A)和一个能够引发乙烯基聚合的活性基团B*。活性基团可以为自由基、阳离子或者阴离子。反应中活性基团B*引发单体中含有乙烯基的A单元增长，增长过程中活性位点并不随反应消失，而是迁移形成新的活性位点，并且能够继续引发乙烯基聚合，从而生成超支化聚合物。自缩合乙烯基聚合自缩合乙烯基聚合SCVP最早的实例来自3-(1-氯乙基)苯乙烯的阳离子聚合：自缩合乙烯基聚合与ABX型单体缩聚相比，自缩合乙烯基聚合将超支化聚合物的合成扩展到了乙烯基单体的应用领域，并且赋予超支化聚合物以C—C骨架，从而获得了比杂原子骨架更好的稳定性。另外，SCVP可以制备分子量更大的超支化聚合物，且AB*型单体的制备和纯化都较ABX型单体容易。超支化聚合物的应用高分子催化剂光学材料药物缓释剂加工助剂……使用超支化聚合物作为线性低密度聚乙烯的加工助剂，发现混合物的粘度下降，在固定挤出速度下流动加快，因而挤出所需的能量明显降低，同时消除了以前加工过程中经常发生的鲨鱼皮现象。挤出高聚物熔体时，如果剪切速率超过一个极限值则挤出物不再平滑，而会出现表面粗糙起伏不平，呈螺纹状波动挤出物扭曲甚至完全无规破裂。超支化聚合物的应用超支化聚合物的应用可用于制作无溶剂涂料、高固体分涂料、粉末涂料、紫外光固化粉末涂料以及各种涂料用添加剂。由于超支化聚合物涂饰剂具有大量端基基团和特殊的支化结构涂层与皮革的粘着将会非常牢固，涂层不易断裂耐折、牢度很高，且涂层平整光亮度很强。超支化聚合物具有独特的支化分子结构，因而具有溶解性良好、粘度低等优点，这种结构决定了超支化聚合物可广泛应用于大分子自组装、生物医药、纳米科技等新的研究领域，从而推动高分子科学和技术的进一步发展。目前，人们对超支化高分子功能和应用方面的研究仍处于初级阶段，而且超支化聚合物强度和韧性较低，无法像其它大分子一样应用于现代材料，只能从其独特的结构出发，应用于复合材料、涂层和改进流变性能等方面。要将其应用到社会生产和生活中，还需进一步研究并提高超支化高分子的物理性质，如在溶剂中的溶解性、与其它高聚物的相容性、官能团的反应活性以及热性能等。我们相信随着制备方式日益多样化，各种新型的超支化聚合物将不断被人们发现，使得其应用前景越来越广阔。结语谢谢thanks