查看原文
其他

广东工业大学谭剑波-张力课题组《Macromolecules》:基于不对称双官能RAFT试剂调控的RAFT聚合研究

老酒高分子 高分子科技 2022-10-11
点击上方“蓝字” 一键订阅

可逆加成断裂链转移 (RAFT) 聚合是合成分子量分布窄、分子量精准、拓扑结构可控与端基功能明确聚合物的最常用方法之一,其单体使用范围广、反应条件温和及不含金属催化剂,吸引了研究人员的广泛关注。其中,RAFT试剂的结构对所形成聚合物的结构有显著的影响,直接影响最终聚合物材料的性能。基于此,各种不同结构的多官能RAFT试剂也已成功用于合成各种不同结构的功能聚合物,在诸多领域展现了RAFT聚合的应用潜力。但是目前报道的多官能RAFT试剂基本都是基于对称结构的,而基于不对称结构多官能RAFT试剂调控的RAFT聚合还未见报道。

最近,广东工业大学高分子材料与工程系谭剑波教授与张力教授团队在前期的研究基础上(Macromolecules2020, 53, 5, 1557-1566;Macromolecules2021, 54, 6, 2948-2959;ACS Macro Letters2018, 7, 2, 255-262),通过结构设计把一个RAFT试剂的R基团与另外一个RAFT试剂的Z基团连接,成功合成了一个不对称双官能RAFT试剂(BTSMA-EG-BTPA,如图1所示)。研究发现,该RAFT试剂在聚合过程中会发生链段重排,最终形成的产物是由不同链段连接而成的分段聚合物。研究人员对于RAFT聚合过程中的重排机理进行了深入研究,具体机理如图1所示。通过对GPC曲线进行高斯分峰,可以发现分段聚合物的段数最多是4,其中段数是2的分段聚合物是主要产物(图2)。



图1. 不对称双官能RAFT试剂BTSMA-EG-BTPA调控的RAFT聚合的重排机理示意图。



图2. 通过高斯拟合对BTSMA-EG-BTPA合成的聚合物进行分峰处理。



图3. 使用BTSMA-EG-BTPA合成的分段聚合物调控苯乙烯的RAFT分散聚合的示意图。



图4. (a)利用聚合物纳米材料表面的RAFT基团负载纳米银颗粒,(b-d)分段聚合物合成的聚合物纳米材料负载纳米银颗粒后的TEM图与催化曲线图,(e-g)对照试验:单官能大分子RAFT试剂合成的聚合物纳米材料负载纳米银颗粒后的TEM图与催化曲线图。


接着,研究人员把BTSMA-EG-BTPA合成的分段聚合物用作大分子RAFT试剂调控RAFT分散聚合,如图3所示。研究结果表明,分段聚合物与一样聚合度的单官能大分子RAFT试剂相比,能够显著促进胶束的形成,并且聚合物纳米材料形貌基本保持不变。使用分段聚合物合成的聚合物纳米材料有一定量的RAFT基团会位于表面,可进一步用于扩链改性或负载无机纳米粒子。如图4所示,使用分段聚合物合成的聚合物纳米材料表面可负载纳米银颗粒,并展现出了良好的催化性能;而使用单官能大分子RAFT试剂合成的聚合物纳米材料由于表面缺乏RAFT基团而难以负载纳米银颗粒。


本研究工作首次报道了一个新型不对称双官能RAFT试剂调控的RAFT聚合体系,还对聚合过程中的重排机理进行了深入的研究,不仅为进一步通过RAFT聚合合成交替嵌段共聚物提供了一个模型体系,还为特定结构的嵌段共聚物纳米材料的可控合成提供了新的思路。该研究工作得到国家自然科学基金委、广东省科技厅、广州市科创委等的资助。感谢上海有机所冯纯李永军老师在测试和数据分析上的帮助,感谢多伦多大学卢轶劼博士在数据处理上的帮助,感谢华南师范大学刘鸿老师在机理分析上的帮助。相关成果以“Segmented Copolymers Synthesized by Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer (RAFT) Polymerization Using an Asymmetric Difunctional RAFT Agent and the Utilization in RAFT-Mediated Dispersion Polymerization”为题发表在Macromolecules上。


论文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.1c02233


相关进展

广东工业大学谭剑波-张力课题组《Macromolecules》:基于弱RAFT聚合调控性的非均相RAFT聚合

广东工业大学谭剑波-张力课题组:具有耐氧性的酶辅助光引发流式聚合诱导自组装

广东工业大学谭剑波-张力课题组: 光热双控聚合诱导自组装

广东工业大学谭剑波-张力课题组: 光调控聚合诱导自组装制备Ⅰ型光引发剂功能化的嵌段共聚物纳米粒子

广东工业大学谭剑波-张力课题组:基于乙烯基自缩合的光调控聚合诱导自组装高效制备支化嵌段共聚物组装体

广东工业大学谭剑波-张力课题组《Macromolecules》封面:聚合诱导自组装体系中的嵌段共聚物囊泡演变机理研究

广东工业大学谭剑波-张力课题组:可见光调控聚合诱导自组装(Photo-PISA)构建酶催化纳米反应器

广东工业大学谭剑波-张力课题组:Z-RAFT调控聚合诱导自组装制备星形嵌段聚合物纳米材料

广东工业大学谭剑波-张力课题组:基于双波长可见光调控的耐氧光引发聚合诱导自组装体系

广东工业大学谭剑波-张力课题组:基于氧化还原引发RAFT乳液聚合的聚合诱导自组装体系

广东工业大学谭剑波-张力课题组:光引发RAFT分散聚合制备单分散表面功能聚合物微球

广东工业大学谭剑波-张力课题组:RAFT调控聚合诱导自组装新进展

广东工大谭剑波副教授、张力教授课题组:水相光引发聚合诱导自组装(photo-PISA)制备AB/B与ABC/BC型聚合物组装体

广东工业大学谭剑波副教授与张力教授团队:基于酶催化的氧化还原引发聚合诱导自组装(Enzyme-PISA)

广东工业大学谭剑波副教授、张力教授团队:基于Z型大分子RAFT试剂的可见光引发聚合诱导自组装(photo-PISA)

广东工业大学谭剑波副教授与张力教授:通过可见光引发聚合诱导自组装设计稳定的功能化嵌段共聚物纳米材料

高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享,刊物或媒体如需转载,请联系邮箱:info@polymer.cn

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件(论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等)至info@polymer.cn,并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送,并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求,陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群,也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群,全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群,请先加审核微信号PolymerChina (或长按下方二维码),并请一定注明:高分子+姓名+单位+职称(或学位)+领域(或行业),否则不予受理,资格经过审核后入相关专业群。

这里“阅读原文”,查看更多


您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存