【高分子】如何将研究与应用结合，这篇文章教你实现

聚合物序列单元精准控制对聚合物性能有着重要影响，同时也是下一代高分子研究的重要方向。功能化精准高分子材料经过链空间组织、折叠和自组装，制备具有特异功能的新材料也是材料领域研究的热点。近日，英国牛津大学Charlotte K. Williams课题组成功开发了一系列功能化的聚酯结构，并研究了其自组装性质。相关成果发表在Chemical Science上（DOI: 10.1039/c9sc03756j）。

（来源：Chemical Science）

具有交替结构的二元共聚高分子材料并不多见，尤其在聚烯烃领域，科学家们经过几十年的深入研究仍未能成功完全实现乙烯与其它烯烃的共聚反应。具有共聚结构的高分子由于链单元的特异性具有与均聚高分子的完全不同的机械、物理性能。尤其是21世纪的今天，随着石油资源的枯竭与环境保护意识的增强，开发具有可持续性、环境友好型的功能共聚高分子是高分子学界研究的热点。

环氧烷烃与环状酸酐是两类非常廉价的大宗化学品，将两者通过共聚反应制备具有可持续性聚酯的研究日益高涨。美国Coates课题组、英国Williams课题组、国内大连理工大学吕小兵课题组、天津大学李悦生课题组均对其有着深入的研究，并相继开发了一系列高活性的催化体系，实现二者的交替共聚反应。然而，所制备的高分子具有何种特异的性质？如何将科研所得的聚酯应用于实践中？Williams的本篇论文提供了一种新思路。

图1. 催化剂结构与单体单元

（来源：Chemical Science）

作者选取了分别具有环内双键和端位双键的酸酐和环氧烷烃，利用商品化的[SalcyCrCl]/PPNCl双组份催化剂实现聚合反应。双键结构是聚合物改性的重要官能团，最为常见的反应是双键-巯基click反应。作者尝试将所制备的具有两类双键的聚酯进行click反应，发现两类双键都可以实现此种化学过程。如何将端位双键与环内双键区分，分别实现功能化是作者下一步研究的重点。

作者选取MA与VCHO共聚反应制备的聚酯作为模型反应底物，首先对其进行硼氢化-氧化反应，可以实现端位双键发生反应，而内双键得以保留的修饰效果。为此，作者对其进行了原位核磁跟踪，发现随着时间的推移，端位双键逐渐转化完全，而内双键基本不参与反应。作者接着对其进行click反应，制备出具有两步功能化的聚合物。

表1. 功能化聚合物性质表征

（来源：Chemical Science）

图2. 功能化聚合物自组装纳米粒子TEM图

（来源：Chemical Science）

接着，作者研究了这种功能化聚酯所特有的性质：1）具有更小的水接触角。链单元内羟基的存在使得整体聚合物更亲水，与水的接触角更小。2）玻璃化转变温度可控。链内修饰单元的改变使得整体聚合物的玻璃化转变温度介于-8-93 ℃的较大范围内，具有更好的应用前景。最后，作者将功能化的聚合物实现水中自组装，制备出球形纳米粒子。

科研与应用是科学家们永远关心的问题。有人说：最有意义的研究成果，一是摆在货架上，另一个是写在书本里。那么如何将研究成果既能写在书本里，又能摆在货架上呢？科研之路漫漫，需吾辈上下而求索。

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