[發明專利]一種嵌段聚合物刷的制備方法

有效

• 申請號: 201210019131.5
• 申請日: 2012-01-20
• 公開（公告）號: CN102603362A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 楊木泉;毛駿;董志鑫;王大鵬;姬相玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C04B41/52
• 分類號: C04B41/52;C03C17/28;C08J7/12;C08L67/00;C08G81/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波;逯長明

技術領域

本發明涉及聚合物合成領域，具體涉及一種嵌段聚合物刷的制備方法。

背景技術

聚合物刷是指聚合物分子鏈的一端連接于基底表面或界面而形成的一種特殊的高分子結構，它是研究許多實際高分子體系的典型模型，如：聚合物膠束，吸附或接枝在液液、液氣、固液界面的嵌段共聚物，接枝到基底表面的聚合物等。而具有刺激響應性聚合物刷是指聚合物刷在一定的外界條件(如光、溫度、溶劑、電場、磁場、應力等)刺激下能夠做出響應變化，聚合物鏈的構象發生改變從而使表面性質如表面潤濕性、摩擦性、粘接性、吸附性等發生變化。刺激響應性聚合物刷有著非常廣泛的用途，在膠體粒子的穩定、藥物輸送、蛋白的識別和可逆吸附、微流芯片、化學傳感器等領域有重要的應用。

目前，制備嵌段聚合物刷主要有“接枝到表面”和“從表面接枝”兩種方法。“接枝到表面”方法是指在適當的條件下，帶有功能端基的聚合物鏈與基底表面的功能基團發生反應，從而將聚合物鏈接枝到基底表面。該方法較為簡便，但是最終由于空間位阻和端基的反應活性的影響使接枝的聚合物鏈的密度較低(一般小于0.1chains/nm²)。

“從表面接枝”方法是指聚合物單體通過共價鍵和在表面的引發劑引發聚合，形成接枝到表面的聚合物鏈。該方法主要有幾種聚合手段：活性開環聚合、活性陰離子聚合、活性陽離子聚合、開環歧化聚合、氮氧調控聚合、可逆加成-斷裂鏈轉移自由基聚合、原子轉移自由基聚合。因該方法通過單體聚合反應，有效克服了空間位阻，所以，通常能達到較高的接枝密度。但該方法的反應過程較繁瑣，且反應條件比較苛刻，如：用得較多的原子轉移自由基聚合方法要在無氧及重金屬銅鹽存在條件下引發聚合(Langmuir，2007，23，8957；Langmuir，2007，23，1443)。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種條件溫和，不需要重金屬鹽的具有刺激響應性的嵌段聚合物刷的制備方法。

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種嵌段聚合物刷的制備方法，包括：

a)將表面羥基修飾的基底在巰基改性溶液中浸泡，在基底上引入巰基；

b)在表面含有巰基的基底上涂覆乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷與光引發劑的混合溶液，進行第一次紫外光輻照，引發巰基與乙烯基進行點擊化學反應，得到接枝有乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷的聚合物刷；

c)在所述接枝有乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷聚合物刷表面涂覆單巰基封端的聚乙二醇溶液，進行第二次紫外光輻照，引發巰基與乙烯基進行點擊化學反應，得到聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇嵌段聚合物刷。

優選的，所述光引發劑為安息香雙甲醚。

優選的，步驟a)中的基底為硅片、玻片或聚酯片。

優選的，所述γ-巰丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液濃度為5mM-20mM。

優選的，所述聚合物刷上聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇嵌段的接枝率為0.16chains/nm²。

優選的，步驟a)具體為：

a1)將基底浸入濃硫酸和雙氧水的混合溶液中，得到表面羥基修飾的基底；

a2)將所述表面羥基修飾的基底浸入γ-巰丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液中30-60min，得到表面含有巰基的基底。

優選的，步驟b)具體為：

b1)將乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷及安息香雙甲醚溶于甲苯中形成溶液；其中聚二甲基硅氧烷和安息香雙甲醚的重量分數分別為10％和0.1％；

b2)將步驟b1)制備的溶液旋涂于步驟a)中制備的基底上形成薄膜，并進行第一次紫外光輻照1～20min，引發巰基與乙烯基進行點擊化學反應；得到表面接枝有乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷的基底；

b3)用甲苯和丙酮沖洗步驟b2)制備的基底，氮氣吹干，得到乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷聚合物刷。

優選的，所述第一次紫外光輻照的時間為15min。

優選的，步驟c)具體為：

c1)將單巰基封端的聚乙二醇及安息香雙甲醚溶于二氯甲烷形成溶液；其中聚乙二醇和安息香雙甲醚的重量分數分別為10％和0.1％；

c2)將步驟c1)制備的溶液旋涂于步驟b)中制備聚合物刷上，形成一層薄膜；進行第二次紫外光輻照10-100min；引發巰基與乙烯基進行點擊化學反應；得到表面接枝有聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇的基底；

c3)用二氯甲烷和丙酮沖洗步驟c2)得到的基底，氮氣吹干，得到聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇嵌段聚合物刷。