多种拓扑结构的环型偶氮苯聚合物的设计、合成和性能研究

本申请项目结合重氮和偶合反应、逐步缩聚、开环聚合、可控自由基聚合和点击化学等合成手段，设计和制备多种拓扑结构的环型偶氮苯聚合物；系统研究其物理性能（尤其是光学性能）；研究两亲性偶氮苯聚合物自组装行为及其组装体的形态和性能；比较成环前后聚合物之间、环型偶氮苯聚合物与非偶氮环型聚合物之间以及不同结构的环型聚合物之间的性能差异，研究偶氮苯的光致顺反异构与环型聚合物的结构和性能之间的相互关系，为新型材料的设计、合成和应用提供理论依据。

本项目利用逐步聚合和ATRP(Atom Transfer Radical Polymerization)聚合与CuAAC (Cu-catalyzed azide/alkyne cycloaddition) 分子内关环相结合，首次设计和合成了几种含功能性基团的环状聚合物和两亲性共聚物。通过与具有相同分子量的线状聚合物比较，研究了环状聚合物的特殊性能，如荧光、光栅、偶氮苯的光致异构化和自组装行为等，并在理论上对环和线聚合物之间的性能差异的可能机理进行了讨论。CuAAC 分子内关环反应需在极稀溶液中进行以避免分子间的反应，这使得环状聚合物的产率和效率大大降低。基于极稀溶液造成关环反应产率极低因而限制了环状聚合物的广泛研究及其应用这一瓶颈问题，本项目开发了二种新的高效制备环状聚合物的关环策略：一是基于“蒸发-冷凝-萃取-回流循环方法”理论开发了一种关环反应设备高效合成环状聚合物；二是将传统的ATRP-CuAAC关环技术中的ATRP/叠氮取代/CuAAC关环三个步骤合并在一锅中一步合成环状聚合物的“一锅一步法”策略。与传统方法比较，新策略简单，高效和经济，它的实施和应用可在一定程度上改善当前环状聚合物制备效率低的状况。通过本项目研究，大大丰富和改进了环状聚合物的研究和发展。在项目基金资助下，本项目共发表SCI收录论文6篇，录用SCI论文1篇，受理中国发明专利4项，授权中国发明专利2项；培养博士研究生1名，硕士研究生5名，参加国际会议3次，国内会议2次，圆满完成了项目的预期任务。