高分子材料因其优异的性质在工业、生物、信息技术等诸多领域有着广泛的应用,但传统高分子材料已不能满足当今社会不断上升的需求。因此,开发高性能、多功能的新型高分子材料势在必行。众所皆知,聚合物的结构决定了其性能,有效设计并合成聚合物链结构有利于进一步理解聚合物链结构与性能的关系,对高分子材料的发展尤为重要。在众多聚合物的结构中,序列结构和拓扑结构作为两种重要的聚合物初级结构,对聚合物的性能有着极其重要的影响。因此,设计并合成可控序列和拓扑结构的聚合物并研究其结构与性能的关系是高分子科学研究领域的重要课题。动态共价键是一种刺激响应性共价键,近年来由于其可逆条件温和、交换速度快的优点,已经广泛应用于高分子精准合成以及功能性高分子材料设计中。本论文利用呋喃/马来酰亚胺的动态共价键,分别构建了单链聚合物纳米粒子(SCNPs)和含硫代内酯功能基团的序列可控高分子:1)在聚合物侧链上引入呋喃保护马来酰亚胺(FMI)基团,并将其作为单分子链折叠的高效平台,分别通过多种分子内交联反应,合成得到不同尺寸的单链聚合物纳米粒子(SCNPs)。详细研究了不同的化学交联反应以及条件对分子链折叠行为的影响;进一步地,利用SCNPs形成聚合物膜,探索各种SCNPs形成聚合物膜的表面性能的不同,如表面粗糙度、亲疏水性能以及细胞生长情况的影响。2)以呋喃保护的含硫代内酯马来酰亚胺作为休眠单体,从而利用该休眠单体策略制备了不同序列结构的含硫代内酯功能聚合物;利用硫代内酯的高反应活性,探索合成侧链功能化序列可控高分子的新途径。具体研究内容如下:(1)基于呋喃/马来酰亚胺动态共价键高效构建单链聚合物纳米粒子。首先通过可逆加成-断裂链转移自由基(RAFT)聚合及后修饰制备了不同分子量的线型聚合物前体,分别通过分子内的开环易位聚合(ROMP)、RAFT聚合以及巯基/马来酰亚胺的双分子偶联(thiol-maleimide coupling)反应实现了单分子链的高效折叠,形成尺寸为5-20 nm球状聚合物纳米粒子。通过尺寸排阻色谱(SEC)、核磁共振氢谱(1H NMR)、动态光散射(DLS)及原子力显微镜(AFM)对该系列的SCNPs进行了表征。由于内在反应机制的不同,聚合反应诱导(RAFT/ROMP)形成的SCNPs比巯基/马来酰亚胺双分子偶联形成的SCNPs拥有更小的尺寸。将该系列的SCNPs制成聚合物膜,并作为细胞培养载体。细胞培养实验表明,与线型聚合物前体相比,SCNPs形成的聚合物膜由于其表面性能的不同,有效促进了细胞的增殖。该工作为不同尺寸SCNPs的制备提供了一个新的视角,并揭示了SCNPs作为功能高分子材料的潜在应用价值。(2)基于呋喃保护马来酰亚胺休眠单体策略的侧链功能化序列可控聚合物的合成。首先以呋喃保护的含硫代内酯马来酰亚胺(FMITL)作为休眠单体,探讨了该休眠单体发生逆Diels-Alder反应脱呋喃保护的温度依赖关系。结果发现40 ℃条件下,逆Diels-Alder反应不能发生;而在110 ℃条件下,逆Diels-Alder可高效发生,生成可聚合的含硫代内酯马来酰亚胺(MITL)。MITL与苯乙烯共聚实验表明其聚合特征为交替共聚。在这些前期探索基础上,论文利用该休眠单体策略,通过程序控制聚合温度(40 ℃/110 ℃),制备了不同序列结构的含硫代内酯功能聚合物。最后,利用硫代内酯与伯胺的高反应活性,建立了一种侧链功能化序列可控高分子的高效合成新途径。