新型螺旋手性树枝化聚合物的设计、合成及性能研究

本项目拟分别以柔性聚甲基丙烯酸酯和聚苯乙炔高分子链为主链，以含有偶氮苯、联苯、噁二唑和烷氧基的树枝化基元为侧基，设计并合成一系列具有螺旋主链结构的螺旋手性树枝化聚合物。研究聚合物的主链结构、侧链树枝化基元种类和代数、柔性间隔基长度、末端基长度、手性基团和聚合度大小等对聚合物的相结构和旋光性的影响；研究不同聚合方法(普通自由基聚合、ATRP聚合和阴离子聚合等)和聚合条件(温度、溶剂和浓度等)等对甲基丙烯酸酯类手性树枝化聚合物的相结构和旋光性的影响；研究其无规和嵌段共聚物中各组分的类型、分子量及相对含量等对聚合物的相结构和旋光性的影响，并对其螺旋诱导作用进行研究；此外，还将研究外场（包括剪切力、光和电场等）对螺旋手性树枝化聚合物的液晶行为和取向行为的影响。通过本项目研究，将获得一种制备螺旋手性树枝化聚合物的新方法，并为树枝化聚合物的分子设计和进一步拓展其应用提供理论依据。

树枝化聚合物是由Schlüter命名的一类新型、结构规整的树形聚合物，在自组装、催化剂、单分子纳米导线、光电材料、生物模拟等领域有着广泛的应用前景。本项目以L-乳酸乙酯为手性原料，柔性聚甲基丙烯酸酯为主链，以含有联苯和烷氧基的树枝化基元为侧基，设计并合成了一系列手性树枝化聚合物；研究了树枝化基元结构、末端基长度、聚合度大小和聚合方法等因素对手性树枝化聚合物相结构和相行为的影响。通过改变主链结构，选用聚乙烯基对苯二甲酸酯为主链，分别以含有偶氮苯、联苯和烷氧基的树枝化基元为侧基，设计并合成了一系列树枝化聚合物。深入研究了树枝化基元结构和代数、取代基位置、聚合度大小和聚合方法等因素对聚合物相结构的影响，并研究了剪切和电场等外场对制备的树枝化聚合物液晶行为影响。研究发现树枝化基元结构和代数、取代基位置、末端基长度、聚合度大小和聚合方法等影响因素对这类特殊结构的树枝化聚合物的相结构和相行为影响很大。在此基础上，通过无规共聚的方法制备了温敏性树枝化共聚物，考察了共聚组成、分子量及相对含量等对聚合物相结构和响应行为的影响。通过本项目研究，制备了一系列性能优良的新型树枝化聚合物，为树枝化聚合物的分子设计和进一步拓展其应用提供理论依据。