[發明專利]一種利用微流控芯片微滴技術制備單鏈高分子的方法

有效

• 申請號: 201210317279.7
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102796217A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 馬宏偉;張慎
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C08F120/56
• 分類號: C08F120/56;C08F120/54;C08F120/28;C08F126/06;C08F120/10;C08F118/10;C08F112/08;C08F126/02;C08F2/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于高分子合成技術領域，具體涉及一種利用微流控芯片微滴技術制備單鏈高分子的方法。

背景技術

由于不存在分子間的纏結，單鏈高分子的運動相對容易，因而在物理性質上表現出常用高分子所不具備的特殊性能：易結晶、相對耐溫和超拉伸性。然而，由于受到制備工藝的限制，關于單鏈高分子的研究和應用寥寥無幾。

目前還沒有合適的方法來大量制備單鏈高分子。由多鏈聚合物分散成單鏈高分子試樣，通常采用極稀高分子溶液（5mg/L）噴霧、液面擴展、冷凍干燥等方法，因為只有在極稀溶液（良溶劑）中高分子鏈才能以單鏈溶脹線團存在。然而，如果所用溶液濃度太低，所得到的樣品量太少，難以進一步觀察和研究；如果所用溶液高于分界濃度，高分子線團發生相互穿透纏結，所得到的樣品中則會存在一定量的寡鏈和多鏈試樣。直接合成單鏈高分子通常采用微乳液聚合的方法，但是該方法條件有很大的局限性，如需要選擇適當的微乳液體系，使得乳液滴的尺寸小至幾十個納米。理論上當乳液滴中僅有一條高分子鏈引發聚合時，才可以得到單鏈微球，而在實際聚合反應中，不僅液滴尺寸的限制過小限制分子鏈的生長，每個微滴內所形成高分子的數量也無法控制。近些年還出現了利用高分子鏈內收縮或交聯的方法制備單鏈高分子的報道，如E.Harth等（J.Am.Chem.Soc.2002,124,8653-8660.）利用高分子鏈上的基團（環丁烯）相互反應，使得高分子鏈發生分子內交聯；E.J.Foster,等（J.Am.Chem.Soc.2009,131,6964-6966.）利用非共價鍵作用（四氫鍵）使得高分子鏈發生分子內塌縮，并通過紫外或輻照進行交聯，從而得到單鏈高分子微球。但是，上述方法僅適用于少量具有特殊官能團的高分子，且不能有效地避免分子間的相互反應。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種利用微流控芯片微滴技術制備單鏈高分子的方法。該方法通過調整引發劑溶液的濃度，將微流控芯片所產生的微滴內引發劑分子的數量控制在一個或數個，進一步在微滴內引發聚合反應后直接形成單鏈高分子。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種利用微流控芯片微滴技術制備單鏈高分子的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、根據需要制備的單鏈高分子選擇引發劑、單體、催化劑和配體，并確定單體、催化劑和配體的摩爾配比；

步驟二、將步驟一中所述引發劑配制成濃度為0.01fmol/L～10fmol/L的引發劑溶液，將步驟一中所述單體、催化劑和配體配制成單體濃度為0.1mol/L～10mol/L的單體/催化劑/配體溶液；

步驟三、將表面活性劑加入油相中，得到連續相；所述表面活性劑的加入量為油相質量的0.05%～5%；

步驟四、在氮氣或惰性氣體的保護下，將步驟三中所述連續相、步驟二中所述引發劑溶液和單體/催化劑/配體溶液分別注入微流控芯片，通過注射泵控制連續相的流速為0.1μL/min～100μL/min，并控制連續相、引發劑溶液和單體/催化劑/配體溶液的流速之比為4～20∶1∶1，使得引發劑溶液和單體/催化劑/配體溶液混合后在連續相中分散成體積為10nL～100nL的微滴，然后將所述微滴導入內徑為250μm～500μm的聚四氟乙烯管中進行聚合反應；

步驟五、待反應結束后，導出步驟四中所述聚四氟乙烯管中的微滴反應液，分離去除連續相，依次經揮發、洗滌、離心和冷凍干燥后得到最終聚合產物單鏈高分子。

上述的一種利用微流控芯片微滴技術制備單鏈高分子的方法，步驟一中所述引發劑為鹵代烷、芐基鹵化物、α-溴代酯、α-鹵代酮、α-鹵代腈、磺酰基鹵化物或偶氮二異丁腈。

上述的一種利用微流控芯片微滴技術制備單鏈高分子的方法，步驟一中所述單體為丙烯酰胺、丙烯酸酯、苯乙烯、乙烯基酰胺、吡啶或乙烯基酯類單體。

上述的一種利用微流控芯片微滴技術制備單鏈高分子的方法，步驟一中所述催化劑為氯化亞銅、溴化亞銅或碘化亞銅，或者為銅、氯化銅和溴化銅中的一種與抗壞血酸、葡萄糖、辛酸亞錫或肼的混合物。

上述的一種利用微流控芯片微滴技術制備單鏈高分子的方法，步驟一中所述配體為五甲基二乙烯三胺、三[2-(二甲氨基)乙基]胺、三(2-吡啶基甲基)胺或4,4’-二壬基-2,2’-聯吡啶。

上述的一種利用微流控芯片微滴技術制備單鏈高分子的方法，步驟一中所述單體、催化劑和配體的摩爾配比為50～500∶1～2∶2。