合肥工业大学吴宗铨教授课题组在螺旋聚合物刷可控合成领域取得新进展
聚合物刷是一种特殊类型的接枝聚合物，是在线型聚合物上高密度地接枝高分子侧链。由于侧链的位阻效应，聚合物刷常呈现出蠕虫状或棒状结构，这种独特的结构决定了其与传统线型聚合物不同的性质和功能。聚合物刷在表面涂层、光刻胶、药物载运、光子晶体等领域都有重要的应用前景。
由于聚合物刷的主链被高接枝密度的侧链包裹，聚合物刷的结构和性质主要取决于侧链的结构和性质以及侧链的接枝密度。高侧链接枝密度也是聚合是区别于其他接枝聚合物的重要结构参数。受主链结构限制，以聚降冰片烯为主链的聚合物刷的侧链间隔为三到五个碳原子；而以聚烯烃为主链的聚合物刷，其侧链至少间隔一个碳原子。为了提高聚合物刷的侧链接枝密度，吴宗铨教授课题组以聚合物螺旋聚异腈为主链，在主链碳原子上接枝聚异腈侧链，实现了高接枝密度螺旋聚异腈分子刷的可控合成。
聚异腈的主链由碳-碳单键构成，每个主链碳上都有取代基团，能够形成稳定的螺旋结构。吴宗铨课题组在前期工作的基础上，设计合成一系列含有五氟苯酚酯侧基的螺旋聚异腈，通过酯交换反应，在螺旋聚异腈侧基上引入炔钯催化剂。利用侧基的炔钯催化剂引发新的异腈单体活性聚合将聚异腈侧链接枝到主链上，得到了一系列聚异腈分子刷。核磁、凝胶渗透色谱等研究表明，这种聚合物刷具有非常高的接枝密度，几乎每个主链碳上都接枝有侧链。由于主链和侧链的聚合反应均是活性可控的，因此可以控制主链和侧链的长度和窄分子量分布。这种聚合方法还具有较广泛的单体普适性，利用手性异腈单体的可控聚合还可以制备光学活性的螺旋聚异腈分子刷。通过调控聚异腈侧基的炔钯催化剂的密度，还可以实现对聚异腈分子刷侧链接枝密度的有效调控。
以上的相关研究成果发表在Macromolecules (2020, DOI. 10.1021/acs.macromol.9b02032)。论文第一作者为合肥工业大学化学与化工学院高分子系硕士生苏义旭，通讯作者为吴宗铨教授。
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