[发明专利]基于星型倍半硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚邻硝基苄酯嵌段共聚物及制备方法

说明书

本发明涉及一种基于星型倍半硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯‑b‑聚邻硝基苄酯嵌段共聚物和光响应多孔薄膜及制备方法，以八官能度POSS为核，利用原子转移自由基聚合(ATRP)的方法合成星型倍半硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯‑b‑聚邻硝基苄酯嵌段共聚物(POSS‑(PMMA‑b‑PNBM)₈)；利用该星型杂化高聚物通过呼吸图案法制备蜂窝状多空薄膜；其中甲基丙烯酸甲酯作为亲水嵌段来提高材料的成膜性，邻硝基苄酯嵌段作为疏水嵌段赋予多空薄膜光响应性；通过控制成膜过程中紫外光照量可以对制备的多孔膜孔径大小进行调节。其中合成的星型嵌段聚合物POSS‑(PMMA‑b‑PNBM)₈并利用该聚合物在紫外光下制备孔径可调的蜂窝状多孔膜是具有鲜明的创新性的。这一技术在生物开关、润湿性转换、设备检测等方面有着巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于星型倍半硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚邻硝基苄酯嵌段共聚物，涉及一种基于星型倍半硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚邻硝基苄酯嵌段共聚物和光响应多孔薄膜及制备方法。

背景技术

在众多的刺激类型中，由于光易被远程或定时控制，光响应性聚合物受到了研究者的广泛关注。其中，邻硝基苄酯及其衍生物因其合成方法简短、种类较多、断裂效果更明显的优势，被研究者们广泛青睐。紫外光照可以使得邻硝基苯基团发生裂解重排反应，生成等当量的小分子邻硝基苯甲醛，并从聚合物链上脱落，同时生成的羧基基团甚至可以带来聚合物链亲水性的变化。因此，光响应聚合物在纳米科技、催化剂、生物技术、控制释放等领域有着非常广阔的应用前景。

多面体低聚倍半硅氧烷(Polyhedral Oligomeric Silsequioxane,POSS)是近年来出现的一类新型有机-无机杂化材料。POSS结构通式可写为(RSiO_1.5)_2n(n≥4)，由高度对称的Si-O-Si笼型骨架组成无机内核，每个硅原子上键接有有机取代基R。Si-O-Si笼型骨架结构三维尺寸一般为1-3nm，具有类似无机二氧化硅结构与耐温性的特点，同时具有极低的表面能。POSS分子中每个硅原子上键接有有机R基团的存在，使其具有很好的相容性；其次是R基具有很大的选择性，可以是具有反应活性的乙烯基、羟基等，也可以是惰性的苯基和烷基等，从而赋予分子结构很强的设计性；POSS分子很容易通过物理混合、共聚等多种方式引入到聚合物体系中，并可与有机高分子链发生键合作用而相互连接在一起，形成具有纳米尺度分散的有机-无机杂化材料，在纳米杂化材料领域受到了极大的关注。

而在组装方式上，除了溶液自组装广受关注外，近年来人们也对分子的表面组装方式进行了研究。其中，与其他模板法相比，呼吸图案法制备的蜂窝状聚合物多孔膜具有操作简单、成本低、实验条件温和的优点，且所得膜干燥之后水滴模板就自行挥发，不需后序处理。

将具有响应性的共聚物通过呼吸图案法制备蜂窝状多孔薄膜,该膜对光、温度、湿度、电和pH等刺激产生响应，将大大丰富多孔膜的功能性，以满足人们更多的需求。而其中通过聚合物光响应行为来调控多孔膜孔形貌，则为制备特定孔径的多孔膜提供了新的思路和策略。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于星型倍半硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚邻硝基苄酯嵌段共聚物和光响应多孔薄膜及制备方法，提供一种反应条件温和、操作简单、步骤减少、产物结构规整、分子量分布窄的星型倍半硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚邻硝基苄酯嵌段共聚物(POSS-(PMMA-b-PNBM)₈)的一锅法逐步加料及其紫外光下蜂窝状有序多孔薄膜的制备方法。该方法简单易行，途径方便，条件可控，得到的星型杂化共聚物结构和分子量可控，制备的多孔薄膜孔结构规整，具有优良的性能。

技术方案

一种基于星型倍半硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚邻硝基苄酯嵌段共聚物，其特征在于结构式如下：