[發明專利]一種合成吸液性嵌段共聚物凝膠的方法

無效

• 申請號: 200810024259.4
• 申請日: 2008-05-16
• 公開（公告）號: CN101284898A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 朱秀林;程振平;張麗芬;朱健;周年琛;張正彪;張偉
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C08F293/00
• 分類號: C08F293/00;C08F4/00;C08F212/08;C08F220/10
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種設計多官能團高分子嵌段聚合物的方法，具體涉及一種合成吸液性嵌段共聚物凝膠的方法。

背景技術

凝膠是由液體與高分子網絡所組成的。由于液體與高分子網絡的親和性，液體被高分子網絡封閉在里面，失去了流動性，因此凝膠能像固體一樣顯示出一定的形狀。凝膠在溶脹過程中，一方面溶劑力圖滲入高聚物內使其體積膨脹，另一方面由于交聯聚合物體積膨脹，導致網絡分子鏈向三度空間伸展，使分子網受到應力產生彈性收縮而能使分子網絡收縮。當這兩種相反的傾向相互抗衡時，達到了溶脹平衡。高分子凝膠的溶脹行為與它的網絡結構及網絡所包含的液體的性質有密切聯系，還與溫度和壓力有關，它們之間的定量關系可用Flory-Huggins滲透壓公式導出。根據Flory的凝膠溶脹理論，液體與高分子鏈的親和性越好，凝膠就越能溶脹，有的凝膠能在良溶劑中溶脹幾百甚至幾千倍。這種智能型凝膠受外部環境的刺激(如pH、離子強度、溫度、電場、光)時體積會發生溶脹或收縮，這種體積變化是不連續的，利用這種刺激響應特性可將其作為傳感器執行元件、開關和形狀記憶的材料，因而在航空、航天、農業、醫藥衛生及仿生工程等領域具有廣泛的應用前景。

目前的凝膠材料大多采用傳統的自由基聚合方法合成，如溶液聚合、懸浮聚合、反相懸浮聚合等。這些方法的主要缺點是由于常規自由基聚合的高聚合速率及反應過程中的熱效應、鏈轉移、鏈終止反應及自加速現象等，使合成出的凝膠不能控制網絡的交聯密度和交聯點間鏈段分子質量，交聯點分布不均勻且難以控制，合成的高分子凝膠的結構均呈無定形狀態，沒有規整性，對外部環境的刺激反應遲鈍，沒有協同性，所合成出的凝膠性能不理想，限制了其在材料合成中的應用。活性聚合是聚合物分子設計的重要方法，常規的活性聚合(如陰離子聚合)反應要求高，局限性比較大。用自由基聚合方法來合成指定結構的規整聚合物，并使其工業化是高分子界多年來的一大夢想。

原子轉移自由基聚合(atom?transfer?radical?polymerization，簡稱ATRP)是一種新型高分子聚合方法，于1995年由Matyjaszewski(Wang，J.S.；Matyjaszewski，K.Macromolecules?1995，28，7901.)和Sawamoto(Kato，M.；Kamigaito，M.；Sawamoto，M.；Higashimura，T.Macromolecules?1995，28，1721.)等人首先提出。ATRP集普通自由基聚合與活性聚合于一體，而且與其他活性聚合相比，它適用的單體范圍更廣、分子設計能力更強，尤其是其聚合條件溫和、工藝簡單，這些是其他活性聚合所無法比擬的。通過原子轉移自由基聚合法可以方便地合成各種結構的模型聚合物，包括嵌段、接枝、星形及超支化聚合物等，因此ATRP是很有應用前景的活性/可控聚合技術，在聚合物分子設計中有廣泛的前景。

但是在吸液性多官能團嵌段聚合物凝膠的設計領域，原子轉移自由基合成法的應用至今未見文獻報道。

發明內容

本發明目的是提供一種合成吸液性多官能團嵌段共聚物凝膠的方法，該方法利用原子轉移自由基聚合具有活性/可控的特點進行凝膠網絡結構設計，合成網格大小可調控、網格結構可變化的吸液性嵌段聚合物，為智能凝膠材料的合成提供一種很有應用前景的有效合成方法。

該方法合成的多官能團嵌段共聚物智能型凝膠交聯密度可控、交聯點和交聯點之間的鏈段分子質量分布均勻。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種合成吸液性多官能團嵌段共聚物凝膠的方法，包括以下具體步驟：

(1)按摩爾比，單體A∶引發劑＝100～1000∶1，加入催化劑、配位劑、引發劑和單體A，進行原子轉移自由基聚合反應，合成多官能團大分子引發劑；

(2)以步驟(1)所得聚合物多官能團大分子為引發劑，按摩爾比，單體B∶引發劑＝50∶1～1000∶1，加入催化劑、配位劑、引發劑和單體B，進行原子轉移自由基聚合反應，合成多官能團嵌段共聚物大分子引發劑；

(3)以二乙烯基苯或亞乙基二甲基丙烯酸酯中的一種為交聯劑，按摩爾比，步驟(2)所得的多官能團嵌段共聚物大分子引發劑∶交聯劑＝1∶2～1∶200，加入多官能團嵌段共聚物大分子引發劑、催化劑、配位劑和交聯劑，進行原子轉移自由基聚合反應，合成嵌段共聚物凝膠；