稀土金属催化的基团转移聚合(REM-GTP)结合了活性离子聚合和配位聚合的双重优势,是一种获得功能性高分子材料的高效可控的合成方法。自1992年Yasuda等人首次将稀土金属催化剂应用于基团转移聚合以来,稀土金属催化的基团转移聚合在高分子领域的应用已经取得了突飞猛进的发展。近年来,新催化剂体系及新型单体的开发及应用成为稀土金属催化基团转移聚合反应研究的焦点。目前,人们已经开发出一系列高效可控的催化剂体系,并成功将其应用于高分子量、窄分子量分布的聚合物的制备,并且通过对催化剂配体的调控还可以实现对聚合物的立构规整度的调节。在单体方面,相继开发出一系列含杂原子(N、P等)的Michael类型的极性单体,使REM-GTP不再仅仅局限于传统的丙烯酸酯类单体的聚合。此外,人们不仅将这种方法应用于不同拓扑结构的聚合物的制备,还成功的将其应用于具有生物相容性、无卤阻燃性、热响应性等功能性高分子材料的制备。除了体相聚合物的制备以外,稀土金属催化的基团转移聚合还被应用于表面聚合物刷的制备中,开启了其在表面修饰领域的应用。在结合前期相关工作的基础上,我们从新型的表面引发剂体系的制备出发,设计了一条方便高效的基于稀土金属催化转移聚合的瓶刷状聚合物刷的方法;其次,创造性的将REM-GTP用于环状磷酸酯的开环聚合,拓宽了单体的适用范围;然后,成功的将REM-GTP用于功能性聚合物刷的制备,进一步丰富了其在更广泛领域中的应用。基于此,本文主要研究内容如下:1.从新型表面引发剂体系的设计出发,将REM-GTP与SI-PGP相结合,开发出一种新型的在基底表面修饰瓶刷状聚合物刷的方法。该方法首先利用紫外光接枝聚合反应在自组装单层膜表面制备侧链含有吡啶的聚合物刷,通过其与茂金属配合物的配位作用,形成表面接枝的大分子引发剂体系,继而引发不同单体在侧链的聚合形成具有瓶刷状结构的聚合物刷。通过红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、水接触角(CA)等对聚合物表面的组成、形貌及性质进行了表征,证实了该方法的可行性。2.使用Cp2YbMe为催化剂,首次将稀土金属催化剂用于环状膦(磷)酸酯的开环聚合,拓宽了单体的适用范围。使用凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振(NMR)等测试手段对两类四种具有不同取代基的环状膦(磷)酸酯单体的聚合行为进行表征发现该聚合反应具有活性聚合的特征,并成功的将其应用于嵌段聚合物的制备。此外还通过基质辅助激光解吸附飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)对低聚膦酸酯的端基进行分析,提出了稀土金属催化下的环状膦(磷)酸酯开环聚合的可能机理。3.将REM-GTP用于功能性分子刷的制备。首先将REM-GTP与活性阳离子开环聚合(LCROP)相结合用于聚噁唑啉分子刷的制备,然后通过其酸性条件下的水解,得到了P(IPOx-g-EI)。在基于核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等分析测试手段对相关聚合物初步表征的基础上,我们还研究了P(IPOx-g-EI)的主、侧链长度对其水溶液pH的影响。研究结果表明,经该方法制备的P(IPOx-g-.EI)的水溶液碱性较强,且pH主要受侧链的百分含量影响。研究结果表明,刷状PEI水溶液呈碱性,且pH值主要受侧链的接枝密度影响。接下来我们将对AIE基团修饰的PEI分子刷在发光、基因传输等相关方面的性质做进一步研究。