[发明专利]一种刷形共聚物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种刷形共聚物及其制备方法。通过活性负离子聚合法合成羟基封端的聚苯乙烯和聚异戊二烯，再利用它们或者羟基封端的聚乙二醇与exo‑5‑降冰片烯‑2‑羧酸进行酯化反应合成降冰片烯封端的聚苯乙烯、聚异戊二烯和聚乙二醇大分子单体；通过改变大分子单体的投料比和投料方式进行开环易位聚合，即可制备具有不同侧链比例和排列顺序的两嵌段刷形共聚物和无规刷形共聚物；该方法具有反应效率高、反应条件温和、副反应少的特点，本发明制备的刷形共聚物结构及分子量可控，分子量分布较窄。

技术领域

本发明属于高分子合成领域，具体涉及一种刷形共聚物的制备方法。

背景技术

刷形聚合物，又称聚合物刷，一般是指一种重复结构单元组成的主链，另一种重复结构单元组成的分子链以侧链形式连接于主链上，并且相邻支链之间距离相等，且支链长度相同，形状类似于梳子的一类特殊的接枝聚合物。根据支链化学组成的不同，可以将刷形聚合物大致分为均聚物刷、混合均聚物刷和共聚物刷。然而，合成具有明确组成和结构的刷形聚合物仍是高分子合成领域一项具有挑战性的工作。目前用于合成刷形聚合物的方法主要有“大分子单体聚合法”、“接枝到主链法”以及“从主链接枝法”。与线性聚合物相比较，刷形聚合物的支化拓扑结构赋予其一些独特的性质，例如高刚性、结构稳定、大分子尺寸等特点。刷形聚合物在较多领域具有潜在的应用价值，例如光学、催化、添加剂、基因传递、药物释放、有机纳米材料及单个分子可视性等方面，引起科研工作者们的广泛关注。

然而，合成结构和组成明确且分子量分布较窄的刷形共聚物仍然是高分子合成领域一项具有挑战性的工作。对于负离子聚合合成刷形共聚物，仍有不少问题限制其进一步的发展。一方面，利用负离子聚合合成结构复杂的拓扑结构聚合物，所需的装置结构也较为复杂，设计和烧制装置的时间周期较长。另一方面，负离子聚合对功能性单体的选择性较强，官能团引入的局限性一定程度上限制其应用发展。对于开环易位聚合合成刷形共聚物，其结构组分较不明确、刷形聚合物均匀性较差。因此，能够快速高效制备结构规整、均匀性较好的刷形共聚物，并且可以精确控制其组成结构、分子量和分子量分布，仍然是当今高分子合成领域的一个重大挑战；所以也需要研发新的方法用于合成刷形共聚物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刷形共聚物及其制备方法。首先制备结构精确、分子量分布窄的羟基封端的聚苯乙烯和羟基封端的聚异戊二烯；再利用它们或者羟基封端的聚乙二醇与exo-5-降冰片烯-2-羧酸发生酯化反应，可以制得降冰片烯封端的聚苯乙烯、聚异戊二烯和聚乙二醇大分子单体；最后，通过改变大分子单体的投料方式及比例，通过开环易位聚合合成具有不同侧链比例和不同侧链排列顺序（嵌段和无规）的刷形共聚物；本发明公开的方法具有反应效率高、反应条件温和、副反应少、对聚合物的分子量和分子量分布控制好的特点。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种刷形共聚物，其化学结构式如下，

；

式中，R₁ 为；R₂选自或；x =10～60，y = 10～100，m = 10～50，n = 10～80，a = 10～80，b = 1～5；“x”、“y”、“m”、“n”、“a”和“b”的取值类型均为整数，*表示连接位点。

本发明的刷形共聚物为嵌段共聚物或者无规共聚物，上述刷形共聚物的制备方法，包括以下步骤：

(1)以苯乙烯为单体，仲丁基锂为引发剂，进行聚合反应；然后加入无水环氧乙烷继续反应，得到羟基封端的聚苯乙烯；

(2)以异戊二烯为单体，仲丁基锂为引发剂，进行聚合反应；然后加入无水环氧乙烷继续反应，得到羟基封端的聚异戊二烯；

(3)催化剂以及配体存在下，将步骤(1)制备的羟基封端的聚苯乙烯和exo-5-降冰片烯-2-羧酸进行反应，得到降冰片烯封端的聚苯乙烯；