含有亲水含N主链的刺激响应性两亲性接枝聚合物

Graft copolymers have extensive applications in material science because of their tunable composition of the backbone and side chains and diverse morphologies of the aggregates. The recent studies mainly focus on the amphiphilic graft copolymer containing hydrophobic backbones and hydrophilic side chains. Though our group has synthesized a series of graft copolymers bearing hydrophilic PAA or PHEA backbone, to our best knowledge, none has reported the amphiphilic graft copolymer bearing N-containing hydrophilic backbone. In this project, some new N-containing (meth)acrylate and acrylamide monomers with ATRP initiating group will be firstly synthesized; next, a series of novel well-defined amphiphilic and double hydrophilic graft copolymers bearing N-Containing hydrophilic backbone will be synthesized via the combination of RAFT polymerization and ATRP followed by investigating their aqueous self-assembly behavior in detail. Thus, we can deepen on the recognition and understanding of the correlation between the properties and the structure of the copolymers to benefit the preparation of nano-material with specific structure and function via the self-assembly of graft copolymers, and to facilitate the seeking of new self-assembly material.

接枝共聚物由于其主侧链结构易被调控且聚集形态更加丰富多样，在材料领域中具有重要的应用价值。但目前的研究主要集中在主链疏水侧链亲水的两亲性接枝共聚物，对于主链亲水的接枝共聚物的自组装行为研究较少。虽然我们小组已发展了一系列具有聚丙烯酸和聚丙烯酸羟乙酯亲水主链的接枝共聚物，但具有含N亲水主链的接枝共聚物目前未见报道。本项目拟基于课题组最新工作进展，首先通过分子设计合成得到若干含有ATRP引发官能团的(甲基)丙烯酸-N,N-二烷基氨基乙酯类单体，然后将RAFT和ATRP聚合结合起来，合成未见报道的具有含N亲水主链的结构规整的两亲性和全亲水性接枝共聚物，并深入研究其自组装及其刺激响应行为。通过本项目的研究，可以加深我们对聚合物结构与其性质之间关系的认识和理解，对于我们利用接枝共聚物自组装制备具有特定功能和结构的纳米材料将具有很好的指导意义，而且对于寻找新型稳定的自组装材料将有很大的促进作用。

接枝共聚物由于其主侧链结构易被调控且聚集形态更加丰富多样，在材料领域中具有重要的应用价值。但目前的研究主要集中在主链疏水侧链亲水的两亲性接枝共聚物，对于主链亲水的接枝共聚物的自组装行为研究较少，特别是具有含N亲水主链的接枝共聚物目前未见报道。本项目基于功能化单体的设计，结合不同活性聚合方法和接枝策略，致力于合成不同结构的含有亲水含N主链的刺激响应性两亲性和全亲水性接枝共聚物，首先利用Morita-Baylis-Hillman反应得到羟甲基丙烯酸-2-吡啶基甲酯，再与氯异丁酰氯反应制备得到含有吡啶基团的三官能团单体2-氯异丁酰氧基甲基丙烯酸-2-吡啶基甲酯（PyMCIBMA），筛选合适的链转移试剂，使用RAFT聚合技术制备得到分散度窄，分子量可控的三官能团单体的均聚物Poly(PyMCIBMA)，该均聚物可以通过外部环境的pH值改变来调节其亲水性和疏水性。采用grafting-from策略，利用均聚物Poly(PyMCIBMA)作为大分子引发剂引发NIPAM的原子转移自由基聚合（ATRP），成功首次得到了一系列含有亲水含N主链的两亲性接枝共聚物，该共聚物同时含有pH刺激响应性和温度刺激响应性，为材料科学和高分子科学的研究提供更多的新型理论模型。此外，基于实验过程中掌握的可控聚合技术，发展一种无须金属催化的丙二烯单体的活性聚合新方法，并将可控聚合技术应用到纳米复合材料，发展了一种相对高效且温和的改性石墨烯的方法，研制出一种安全无毒的磁性荧光双功能手印显现粉末，为活性聚合技术和接枝策略应用于其它领域提供了新的方向与思路。