[发明专利]双功能配体、3D聚合物分子刷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种双功能配体及通过双功能配体制备的3D聚合物分子刷，所述的双功能配体首先由丙烯酸酯和N‑(3‑二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺聚合成嵌段共聚物，后通过卤代烯烃对嵌段共聚物进行改性即可制得；所述3D聚合物分子刷由丙烯酸、丙烯酰胺和双功能配体通过乳液聚合制备而成。双功能配体因其特殊的双亲结构，在乳化过程中可作为辅助乳化剂稳定乳液；与此同时，双功能配体中的亲水端伸入反相水相液滴中，实现微球表面原位接枝与液滴中水溶性单体聚合同步进行最终形成球状分子刷，能够实现分子刷的批量制备。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种双功能配体、采用该双功能配体制备的3D聚合物分子刷及其制备方法。

背景技术

聚合物刷是聚合物链通过稳定的共价键或非共价键的方式紧密连接地在另一种聚合物链(一维)、平面(二维)、圆柱形或球形(三维)物质表面形成一类特殊的大分子结构。相比于具有类似化学组成的线性对应物，聚合物分子刷因其特殊的接枝结构，从而具有蠕虫状的构象，紧凑的分子尺寸和显著的链端效应等特性。将聚合物链接枝到平面、球形或圆柱形基底表面，不仅能显著改变基体的表面性质，而且会赋予所获得的聚合物刷新的功能。因此，聚合物刷在催化、纳米光刻、生物矿化、药物递送、医学诊断、光电子学、抗腐蚀涂层等高分子和材料科学领域引起了研究人员极大的研究兴趣。

制备聚合物分子刷的方法众多，主要分为“grafting to”和“grafting from”两类。“grafting to”法通常需要预先合成带有反应端基的聚合物链，然后通过聚合物链上的反应基团接枝到待功能化的表面。由于聚合物链和待接枝表面的多样性，“grafting to”法备受关注。并且在接枝到基底表面前，也能够对聚合物链进行充分的表征，如分子量分布。但是“grafting to”法制备的聚合物分子刷的接枝密度普遍较低，“grafting from”法则克服接枝密度低的局限性。“grafting from”法是预先将引发基团固定在带修饰基底表面，然后单体通过活性链增长的方式直接在基底表面聚合。这种表面固定引发剂制备具有高接枝密度的聚合物分子刷的接枝技术，已然成为制备聚合物分子刷的主流方式。但是“graftingfrom”法的制备工艺一般较为复杂，且无法对直接生长的聚合物链进行较为全面的表征。

近年来聚合物分子刷的制备取得了巨大的进展，但是开发一种简易，能够工程化且适合特定应用需求的3D聚合物分子刷仍然是一个巨大的挑战。

发明内容

为解决前述问题，本发明的一个目的是提出一种用于制备3D聚合物分子刷的双功能配体。

本发明的技术方案如下：一种双功能配体的制备方法，采用以下方法制备：

步骤1、配制单体-乙醇溶液，单体的质量浓度为10％-50％，在通氮气并搅拌的条件下，向单体-乙醇溶液中加入引发剂，升温至40-50℃反应8-10h，其中，所述单体为摩尔比为3:1-9的疏水性丙烯酸酯和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺；

步骤2、取20-50重量份步骤1中的产物加入乙醇溶液中，加入卤代烯烃，所述卤代烯烃的摩尔量为所述N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺摩尔量的1-1.3倍，通入氮气排空30-60min后，升温至80℃并反应48-72h，反应结束后，除去乙醇，并用洗涤剂洗涤数次，过滤、干燥即得。

本发明的一种实施方式在于，步骤1中，所述引发剂为偶氮类引发剂，所述引发剂的加量为单体质量的0.1％-0.6％。

本发明的一种实施方式在于，疏水性丙烯酸酯的结构式如式1所示，所述烃氧基中包含的疏水基团即式1中的R基团内含有芳香基、直链烷基、环烷烃基中的至少一种。

CH₂＝CH₂-CO-O-R 式1

本发明的一种实施方式在于，步骤2中，所述洗涤剂为乙酸乙酯或丙酮。