[发明专利]一种具有快速光响应特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物及其制备方法

说明书

本发明针对现有含螺吡喃基聚合物制备领域存在的还不能有效解决主链可控的聚合物模板和SP小分子结合的制备工艺难题，提出一种具有快速光响应特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物及其制备方法。本发明基于双键和炔基在硅氢加成反应中反应活性的差异，将末端为炔基的螺吡喃单体“选择性”引入到丁苯嵌段共聚物主链中，得到螺吡喃功能化丁苯嵌段共聚物。所述的丁苯嵌段共聚物主链通过活性阴离子聚合制得。单体和聚合物溶液均可对紫外光快速响应并发生结构转变(SP‑MC)且在相对低极性溶剂中均观察到trans‑cisMCs的转化。本发明制备方法简单，功能化聚合物具有快速光响应特性，为进一步制备功能化工程应用材料奠定了基础。

技术领域

本发明属于功能化聚合物合成与应用领域，具体涉及一种含螺吡喃基的共聚物及其制备方法，尤其涉及一种具有快速光响应特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物及其制备方法。

背景技术

螺吡喃(SP)作为一类重要的有机变色染料而被广泛熟知，其最大特性是在光、热、溶剂、酸碱、电、应力等外界条件刺激下，可在闭环体(SP)和开环体(MC)之间实现快速可逆转变，并且其性质(如呈色性、亲水性、荧光性和聚集形态等)会随结构转变发生很大的变化。

在众多外界刺激中，光作为一种经济型清洁能源，使用便利，故SP及其衍生物的光响应性能应用最为广泛，因此具有良好稳定性和显色性的含螺吡喃基聚合物在高分子研究领域备受青睐。但是目前，通过有效手段能够将结构可控的聚合物模板和SP小分子结合起来仍具有一定挑战性。这也是本申请亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，第一方面，本发明提出了一种具有快速光响应特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物，本发明采用如下技术方案：

一种具有快速光响应特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物，由硅氢和双键双官能化的聚合物主链和一种末端为炔基的螺吡喃单体通过硅氢加成反应制备得到；共聚物的数均分子量(M_n)范围为15-300kg·mol^-1，分子量分布指数(PDI)范围为1.03-1.29。

进一步地，所述硅氢和双键双官能化的聚合物主链是基于硅氢官能化苯乙烯与丁二烯通过活性阴离子聚合得到的两嵌段共聚物，其结构形式为PVPDMS-b-PB，其中PVPDMS表示含有硅氢基官能团的聚苯乙烯嵌段、PB表示聚丁二烯嵌段，b表示嵌段。

进一步地，所述硅氢和双键双官能化的聚合物主链是基于硅氢官能化苯乙烯、丁二烯和苯乙烯通过活性阴离子聚合得到的三嵌段共聚物，其结构形式为PVPDMS-b-BS，其中PVPDMS表示含有硅氢基官能团的聚苯乙烯嵌段、BS表示聚丁二烯和聚苯乙烯嵌段，b表示嵌段。

进一步地，所述含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物的结构形式为(PVPDMS-g-SP)-b-PB或(PVPDMS-g-SP)-b-BS，其中PVPDMS是含有硅氢基官能团的聚苯乙烯嵌段、PB是聚丁二烯嵌段，BS是聚丁二烯和聚苯乙烯嵌段，SP是螺吡喃小分子，b表示嵌段、g表示接枝，SP接枝在PVPDMS段的侧链。

另一方面，本发明提出一种具有快速光响应特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物的制备方法，主要包括以下步骤：

S1：在无水无氧、氩气保护的手套箱中，将硅氢和双键双官能化的聚合物主链与所述末端为炔基的螺吡喃单体按照摩尔比1:1～1.2或质量比1:1～2加入安瓿瓶中，再加入无水无氧处理后的甲苯，搅拌均匀后滴加硅氢加成反应催化剂，每100mg所述由硅氢和双键双官能化的聚合物主链对应加入10-25ml甲苯；

S2：将安瓿瓶密封好后从手套箱中取出，在20-40℃下反应24-36小时；反应完毕后减压、旋蒸、脱除溶剂、加入少量四氢呋喃溶解固体，再加入乙醇直至有大量固体析出，多次离心后将剩余固体干燥至恒重后得到所述具有快速光响应特性的含螺吡喃基丁苯嵌段共聚物。

进一步地，所述的硅氢加成反应催化剂是卡斯特催化剂，所述卡斯特催化剂溶解于二甲苯溶液中，质量浓度为2％。