《新型大環共軛聚合物的分子設計、合成與性能研究》是依託復旦大學，由王國偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型大環共軛聚合物的分子設計、合成與性能研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王國偉
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大環聚合物因其獨特的拓撲結構，共軛聚合物因其獨特的剛性和光電性能，兩者都已成為目前的研究熱點。根據結構與性能間的理論依存關係，將大環和共軛特徵組合到同一聚合物中，有望實現一些新的物理性能和套用價值。因此，本項目提出以一種新型的大環共軛聚合物為研究對象。擬結合GRIM/KCTP、LAP、AROP聚合機理，利用新型微流反應環化工藝和高效的Glaser反應，高效合成系列Rod、Rod-Coil、Rod-Rod型大環共軛聚合物，並實現各Rod或Coil鏈段的可控修飾和接枝反應，為高分子化學中複雜結構聚合物的合成提供一種新的思路和方法。擬研究大環共軛聚合物在稀溶液中的組裝行為和薄膜中的微相形態，並與線形對照物進行比較，確立聚合物結構與性能間的關係；篩選具有理想微相結構的體系進行光電性能研究和太陽能電池器件構築，開發聚合物在新材料方面的套用價值。該項目的研究進展，在理論研究和實際套用中將具有重要意義。
結題摘要
項目研究中，基於大環聚合物獨特的拓撲結構和共軛聚合物獨特的剛性、光電性能，我們開展了系列新型大環共軛聚合物的研究。但是，含共軛聚合物鏈段的線形聚合物的可控合成和高效修飾、微流反應技術作為環化工藝在大環共軛聚合物合成中的可行性、線形共軛聚合物的特徵對環化反應的影響等都是本項目研究中的關鍵問題。首先，我們以聚環氧乙烷（PEO）為模型聚合物，Glaser反應作為環化反應，微流反應技術為環化工藝，通過對微反應器中的管道長度、反應液的流速、聚合物前驅體的濃度、環化時間、催化劑濃度等因素的最佳化，證明環化反應主要在微混合器中瞬間發生，切實實現了高純度（近100%）、規模化（克級以上）環形c-PEO的高效合成；進一步，我們通過對微流反應體系的改裝，還實現了循環體系中環形PEO的高效合成，大大降低了溶劑和催化劑的使用量，也大幅縮減了環化時間。然後，我們通過合成系列不同分子量、組成和拓撲結構的的Rod／Coil嵌段聚合物，並將微流反應技術成功套用於系列環形聚3-己基噻吩(c-P3HT)以及含Rod／Coil鏈段的新型大環共軛聚合物的可控合成；基於微流反應技術中環化反應的高效性特徵，我們還成功將微流反應和氮氧自由基偶合反應（NRC）結合，發展了基於NRC反應的環化反應技術。最後，我們初步研究了所合成環形大環共軛聚合物的熱性能、溶液組裝行為、微相分離行為等性能。總體上，通過本項目的工作進展，為高分子化學中複雜結構聚合物的合成提供了一種新的思路和方法，進一步推進了大環和共軛聚合物的結構－性能關係研究，也為相關新材料的開發提供了理論基礎，對高分子化學及相關領域的發展起著重要的推動作用。
