具有超支化拓扑结构的多环聚合物的合成及性能研究

Cyclic polymers are a kind of polymers with special topologies, and they have special properties in comparison with other polymers. The studies on polycyclic polymers are less than those on monocyclic polymers, and most of these researches focused on bicyclic polymers, there has been few report on multicyclic polymers with complex topologies. We want to synthesize multicyclic polymers with hyperbranched structure, and study their properties. Monomers with special structure should be designed first, they have polymerizable unit for radical polymerization or cationic polymerization, and cyclic initiating unit. The SCVP of this kind of monomer with other monomers may obtain multicyclic polymers with hyperbranched structure. Effects of the topologies on the properties of polymers are investigated. Stimuli-responsive polymer chains are introduced, then new responsive hyperbranched polymers can be obtained, and may have potential applications as biomedical materials. This project can enrich the type of polymers, and promote the development of polymer science.

环状聚合物是一类具有特殊拓扑结构的聚合物，和其它拓扑结构的聚合物相比有特殊的性质。相对于单环大分子，多环大分子的合成与性能研究进展得较为缓慢，而且大部分局限在双环聚合物；对于复杂拓扑结构的多环聚合物的报道还很少。我们结合扩环聚合的原理与超支化聚合物的构建方法，提出进行超支化拓扑结构的多环聚合物的设计、合成及性能研究。具体的思路是：先设计特殊结构的单体-引发剂，它既含有可进行自由基（或阳离子）聚合的单元，又含有环状结构的引发单元。用这种单体与其它单体进行SCVP共聚合，单体经过插入机理进行聚合插入到环状引发剂中，形成的聚合物是具有超支化拓扑结构的多环聚合物。研究此类新型的具有特殊拓扑结构聚合物的结构与性能的关系，并合成具有不同响应性的新型超支化拓扑结构的多环聚合物，探索其在生物医药等领域的应用。本项目的开展将进一步丰富不同拓扑结构聚合物的种类，促进高分子科学的发展。

聚合物的拓扑结构是影响其性质的重要因素，与其它拓扑结构的聚合物相比，环状聚合物由于缺少末端单元，环中所有单元均拥有等效的化学性能和物理性能，使得其在很多方面均展现出独特的性质。但是目前的环状聚合物的合成主要集中在单环聚合物或含有少量环状单元的多环聚合物方面。如何通过简单高效的方法合成具有较多环状单元的复杂拓扑结构聚合物对于高分子合成化学具有重要的意义。通过设计具有特殊结构的多官能团线形或环状聚合物，采用高效的偶联方法（如click反应、D-A反应等），我们合成了一系列具有复杂拓扑结构的多环聚合物，包括花形聚合物、线形“环连环”聚合物以及具有多个环状单元（大于30个）的超支化拓扑结构多环聚合物，并对这些聚合物进行了表征。本项目的研究丰富了聚合物的拓扑结构种类，这些不同拓扑结构的多环聚合物以及其合成方法为研究聚合物结构与性质之间的关系提供了基础。