基於多孔配位聚合物的包合光聚合研究

《基於多孔配位聚合物的包合光聚合研究》是依託中山大學，由曾兆華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於多孔配位聚合物的包合光聚合研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：曾兆華
• 依託單位：中山大學

中文摘要

以多孔配位聚合物為包合主體的包合聚合（簡稱PCPs包合聚合）是從傳統包合聚合衍生出來的一種新型聚合手段，能對聚合產物的立體規整性、分子量及分子量分布和單體的聚合特性進行調控，這種聚合方法在國外剛剛起步。本項目首次把光聚合技術引入PCPs包合聚合，主要目的一是能夠在較寬溫度範圍內尤其是低溫下考察這種包合聚合，以利於更深入認識多孔配位聚合物的孔道對聚合反應的控制規律；二是利用孔道的特異化學環境與單體的電子特性構築光致電荷轉移體系並對單體排布和聚合進行調控；三是考察單體在孔道內規整排列時進行的無光引發劑條件下的光聚合特性。研究內容將依據上述目的而展開，首先合成各種具有不同孔結構和孔徑的配位聚合物，然後選定或合成各種單體，進入配位聚合物的孔道中，在紫外光輻照下引發聚合。項目的完成將為高分子合成中的產物結構多方位控制提供有效途徑，並擴展多孔配位聚合物的用途，具有明確的理論意義和套用價值。

結題摘要

以多孔配位聚合物為包合主體的包合聚合（簡稱PCPs包合聚合）是從傳統包合聚合衍生出來的一種新型聚合手段，能對聚合產物的立體規整性、分子量及分子量分布和單體的聚合特性進行調控。本項目把光聚合技術引入PCPs包合聚合。項目中合成了一系列具有不同孔徑的PCPs，並用於光合光聚合研究。研究表明，當PCPs孔道較窄時，光聚合得到的產物具有較高的等規度和較窄的分子量分布，與預期的結果一致。但研究中發現，該體系對一些關鍵條件很敏感，導致實驗的可重複性較低,使項目研究大受限制。為此，我們對項目的策略進行了調整。我們設計了一個模板法合成特殊結構的PCPs。首先是在可逆加成-斷裂鏈轉移（RAFT）試劑存在下進行光引發分散聚合，合成了含有不同羧基的單分散聚合物微球。然後用來作為模板，在其上面生長沸石咪唑酯框架ZIF-8（也屬於一種PCPs）。通過控制各種反應條件，包括微球模板的用量、微球羧基含量、反應介質的種類等，成功合成出了形貌各異的ZIF-8產物，如核殼結構、空心微球、碗狀、花生殼狀等。為了克服PCPs作為包合主體的缺點，我們設計了一個“軟包合”的環境，採用結構特殊的溶劑把單體和光引發劑分散，並置於低溫（60℃）環境下，然後用紫外光引發聚合。結果發現，這種體系具有明顯的包合聚合特徵，而且反應速率和單體轉化率大大高於非包合環境下的低溫光聚合。該體系的關鍵是溶劑環境的選用。研究發現，具有—X—C—C—X—的結構（X為O或N）的溶劑，例如不同聚合度的乙二醇縮聚物、乙醇胺類溶劑，是理想的軟包合溶劑。軟包合光聚合的優勢是包合過程簡便，反應混合物透光性好，利於光引發。該研究同樣有效地考察了包合環境下的光聚合特性，彌補了PCPs包合光聚合的不足。