基于RAFT光分散聚合的聚合物微球合成体系

聚合物功能微球广泛应用在药物控释、靶向治疗、层析分离等领域，因此对聚合物微球制备研究受到日益重视。分散聚合法可以制备从纳米级到微米级尺度的聚合物均匀微球，是聚合物微球制备的重要手段之一。但由于存在成核期敏感性的问题，分散聚合在合成活性微球、交联微球及共聚微球等方面受到较大限制。目前一般采用两步法间接克服这些问题。本项目把光引发技术和RAFT调控聚合引入分散聚合中，利用光引发的快速特点及RAFT试剂对聚合的调控性，对成核期进行控制调整，从底层克服分散聚合因成核期敏感所带来的问题，从而构筑一种简便快速并且普适性强的微球合成体系。项目将系统研究RAFT光分散聚合的成核机制和相关机理。在此基础上，合成各种功能性的聚合物微球，如交联微球、含特殊功能基的微球、核壳结构微球、有机-无机复合微球等。该项目的研究无论从学术或实际应用的角度来说都是一项很有意义的工作。

微米尺寸的单分散聚合物微球具有广泛的应用，比如可以作为仪器校准的标样、色谱柱的填充材料、液晶显示屏之间的隔绝层、合成无机空心微球的模板，以及在生物检测中的载体。分散聚合由于其操作简单以及一步合成的特点，是合成粒径范围1 – 15 µm单分散聚合物微球的最常用办法。但是由于其成核期比较敏感，当功能试剂在反应的初始阶段加入时，就会干扰成核期，因此难以通过简单的一步法合成各种单分散的功能微球。为了解决这个问题，本项目首次通过把RAFT可控聚合与光引发技术结合起来，引入到分散聚合中，构筑了一个可以通过一步过程快速、简便地合成单分散聚合物功能微球的方法，即RAFT光分散聚合。对RAFT光分散聚合的机理进行了系统的研究，发现RAFT光分散聚合的成核期有效地延长。同时发现在成核期阶段出现了粒径比较大的由短链聚集而成的微球，为成核期提供了一定的缓冲作用。这两个因素导致RAFT光分散聚合的成核期变得不敏感，这有利于在反应初期加入各种功能试剂。接着利用这一方法，通过在反应开始前加入交联单体二缩丙二醇双丙烯酸酯（DPGDA）或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA），一步合成了单分散交联聚合物微球。发现即使交联剂DPGDA含量达到10 wt%，微球尺寸仍然保持较高的单分散性。此外，通过加入各种共聚单体，合成了含不同功能基团的单分散聚合物微球，包括羧基、羟基、环氧基、吗啉基等。我们还使用大分子单体作为稳定分散剂的RAFT光分散聚合，合成出单分散微球；利用功能聚合物微球上的羧基，合成了稀土纳米粒子复合微球。总的来看，项目已按计划完成，获得了一系列有理论意义和实用价值的研究成果。