[發明專利]一種具有快速光響應特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物及其制備方法

有效

• 申請號: 202110470116.1
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113214441B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 李楊;韓麗;張瑞雪;馬紅衛;雷嵐;冷雪菲;王艷色
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C08F297/04
• 分類號: C08F297/04;C08F8/00
• 代理公司: 北京勁創知識產權代理事務所(普通合伙) 11589
• 代理人: 王闖

本發明針對現有含螺吡喃基聚合物制備領域存在的還不能有效解決主鏈可控的聚合物模板和SP小分子結合的制備工藝難題，提出一種具有快速光響應特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物及其制備方法。本發明基于雙鍵和炔基在硅氫加成反應中反應活性的差異，將末端為炔基的螺吡喃單體“選擇性”引入到丁苯嵌段共聚物主鏈中，得到螺吡喃功能化丁苯嵌段共聚物。所述的丁苯嵌段共聚物主鏈通過活性陰離子聚合制得。單體和聚合物溶液均可對紫外光快速響應并發生結構轉變(SP?MC)且在相對低極性溶劑中均觀察到trans?cisMCs的轉化。本發明制備方法簡單，功能化聚合物具有快速光響應特性，為進一步制備功能化工程應用材料奠定了基礎。

技術領域

本發明屬于功能化聚合物合成與應用領域，具體涉及一種含螺吡喃基的共聚物及其制備方法，尤其涉及一種具有快速光響應特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物及其制備方法。

背景技術

螺吡喃(SP)作為一類重要的有機變色染料而被廣泛熟知，其最大特性是在光、熱、溶劑、酸堿、電、應力等外界條件刺激下，可在閉環體(SP)和開環體(MC)之間實現快速可逆轉變，并且其性質(如呈色性、親水性、熒光性和聚集形態等)會隨結構轉變發生很大的變化。

在眾多外界刺激中，光作為一種經濟型清潔能源，使用便利，故SP及其衍生物的光響應性能應用最為廣泛，因此具有良好穩定性和顯色性的含螺吡喃基聚合物在高分子研究領域備受青睞。但是目前，通過有效手段能夠將結構可控的聚合物模板和SP小分子結合起來仍具有一定挑戰性。這也是本申請亟需解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術存在的問題，第一方面，本發明提出了一種具有快速光響應特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物，本發明采用如下技術方案：

一種具有快速光響應特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物，由硅氫和雙鍵雙官能化的聚合物主鏈和一種末端為炔基的螺吡喃單體通過硅氫加成反應制備得到；共聚物的數均分子量(M_n)范圍為15-300kg·mol^-1，分子量分布指數(PDI)范圍為1.03-1.29。

進一步地，所述硅氫和雙鍵雙官能化的聚合物主鏈是基于硅氫官能化苯乙烯與丁二烯通過活性陰離子聚合得到的兩嵌段共聚物，其結構形式為PVPDMS-b-PB，其中PVPDMS表示含有硅氫基官能團的聚苯乙烯嵌段、PB表示聚丁二烯嵌段，b表示嵌段。

進一步地，所述硅氫和雙鍵雙官能化的聚合物主鏈是基于硅氫官能化苯乙烯、丁二烯和苯乙烯通過活性陰離子聚合得到的三嵌段共聚物，其結構形式為PVPDMS-b-BS，其中PVPDMS表示含有硅氫基官能團的聚苯乙烯嵌段、BS表示聚丁二烯和聚苯乙烯嵌段，b表示嵌段。

進一步地，所述含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物的結構形式為(PVPDMS-g-SP)-b-PB或(PVPDMS-g-SP)-b-BS，其中PVPDMS是含有硅氫基官能團的聚苯乙烯嵌段、PB是聚丁二烯嵌段，BS是聚丁二烯和聚苯乙烯嵌段，SP是螺吡喃小分子，b表示嵌段、g表示接枝，SP接枝在PVPDMS段的側鏈。

另一方面，本發明提出一種具有快速光響應特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物的制備方法，主要包括以下步驟：

S1：在無水無氧、氬氣保護的手套箱中，將硅氫和雙鍵雙官能化的聚合物主鏈與所述末端為炔基的螺吡喃單體按照摩爾比1:1～1.2或質量比1:1～2加入安瓿瓶中，再加入無水無氧處理后的甲苯，攪拌均勻后滴加硅氫加成反應催化劑，每100mg所述由硅氫和雙鍵雙官能化的聚合物主鏈對應加入10-25ml甲苯；

S2：將安瓿瓶密封好后從手套箱中取出，在20-40℃下反應24-36小時；反應完畢后減壓、旋蒸、脫除溶劑、加入少量四氫呋喃溶解固體，再加入乙醇直至有大量固體析出，多次離心后將剩余固體干燥至恒重后得到所述具有快速光響應特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物。

進一步地，所述的硅氫加成反應催化劑是卡斯特催化劑，所述卡斯特催化劑溶解于二甲苯溶液中，質量濃度為2％。