[发明专利]多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物及制备方法

权利要求书

1.多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物，其特征在于以聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基多面体齐聚倍半硅氧烷作为疏水嵌段，聚4-乙烯基吡啶作为亲水嵌段的双亲性二嵌段共聚物，即聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基多面体齐聚倍半硅氧烷-b-聚4-乙烯基吡啶，共聚物分子量Mn=10000～100000，分散指数PDI=Mn/Mw=1.1～1.5，其中Mw代表重均分子量，Mn代表数均分子量。

2.如权利要求1所述的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将POSS单体与链转移剂、引发剂在溶液体系中反应得到具有POSS嵌段的聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS大分子链转移剂；

2）将4-乙烯基吡啶单体与POSS大分子链转移剂、引发剂在溶液体系中反应，得到具有聚4-乙烯基吡啶嵌段的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物。

3.如权利要求2所述的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物的制备方法，其特征在于在步骤1）中，所述POSS单体为甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS的结构式如下：

其中，R为-iBu，异丁基。

4.如权利要求2所述的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物的制备方法，其特征在于在步骤1）中，所述具有POSS嵌段的聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS大分子链转移剂的结构式如下：

其中，m为结构单元数；立方体为甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS笼状结构。

5.如权利要求2所述的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物的制备方法，其特征在于在步骤1）中，所述链转移剂采用双硫酯，优选二硫代苯甲酸枯基酯，其结构式如下：

6.如权利要求2所述的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物的制备方法，其特征在于在步骤1）中，所述将POSS单体与链转移剂、引发剂在溶液体系中反应得到具有POSS嵌段的聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS大分子链转移剂的具体方法如下：

（1）选择溶剂，配置单体溶液，按计量加入链转移剂和引发剂，将POSS单体、链转移剂及引发剂的溶液置于反应容器中用液氮冻融脱气3～5次，并充入氩气后密封反应，液氮冷冻停止反应，取样进行核磁测试；

（2）采用溶解沉淀法除去未反应的POSS单体，加入溶剂稀释后以沉淀剂沉淀，过滤，干燥后得到具有POSS嵌段的聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS大分子链转移剂，取样进行核磁测试。

7.如权利要求6所述的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物的制备方法，其特征在于在步骤1）第（1）部分中，所述溶剂为甲苯；所述POSS单体浓度范围为0.3~1.0mol/L，优选0.7mol/L，POSS单体与链转移剂的摩尔比的范围为2～50，优选20，链转移剂与引发剂的摩尔比为2～20，优选5；所述反应的温度可为40～80℃，优选65℃，反应时间可为48h；

在步骤1）第（2）部分中，所述溶剂可为甲苯；所述沉淀剂可为甲醇或甲醇与乙酸乙酯的混合溶液。

8.如权利要求2所述的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物的制备方法，其特征在于在步骤1）及步骤2）中，所述引发剂为可以加热产生自由基并能引发POSS单体及4-乙烯基吡啶单体聚合的化合物，可采用偶氮类，优选偶氮二异丁腈（AIBN）。

9.如权利要求2所述的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物的制备方法，其特征在于在步骤2）中，所述4-乙烯基吡啶（4VP）单体的结构式如下：

在步骤2）中，所述多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物的制备方法采用可逆加成——断裂转移自由基聚合法，其反应方程式如下：

其中，m，n为聚合物结构单元数；立方体为POSS笼状结构；R为-iBu，异丁基；RAFT为可逆加成——断裂转移自由基聚合，产物为具有聚4-乙烯基吡啶嵌段的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物，即聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基多面体齐聚倍半硅氧烷-b-聚4-乙烯基吡啶。

10.如权利要求2所述的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物的制备方法，其特征在于在步骤2）中，所述将4-乙烯基吡啶单体与POSS大分子链转移剂、引发剂在溶液体系中反应，得到具有聚4-乙烯基吡啶嵌段的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物的具体步骤如下：

（1）选择溶剂，将步骤1）第（2）部分所得具有POSS嵌段的聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS大分子链转移剂配置溶液，按计量加入引发剂和4-乙烯基吡啶单体，将所得溶液置于反应容器中液氮冻融脱气并充入氩气后密封反应，聚合，液氮冷冻停止反应；

（2）采用溶解沉淀法除去未反应的4-乙烯基吡啶，加入溶剂稀释后以沉淀剂沉淀，得到具有聚4-乙烯基吡啶嵌段的多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性二嵌段共聚物，即聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基多面体齐聚倍半硅氧烷-b-聚4-乙烯基吡啶，过滤，干燥后取样进行核磁测试；

在步骤2）第（1）部分中，所述溶剂可为四氢呋喃；所述4-乙烯吡啶单体浓度范围为1.0~8.0mol/L，优选4mol/L，4-乙烯吡啶单体与聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS大分子链转移剂（MCTA）的摩尔比的范围为100～1000，优选500，POSS大分子链转移剂(MCTA)与引发剂的摩尔比为2～20，优选8；所述反应的温度可为40～80℃，优选65℃，反应时间可为1～60h；

在步骤2）第（2）部分中，所述溶剂可为四氢呋喃；所述沉淀剂可为去离子水。