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阴离子聚合作为传统、经典的活性聚合方法,迄今为止,其聚合机理已经研究的相当成熟。当前,阴离子聚合作为一种技术手段主要应用于合成well-defined的高分子聚合物:线形、星形、梳状、支化结构的均聚物、嵌段共聚物等等。这其中发展了很多的合成策略,如,多官能团(活性点)引发剂法、偶联剂法(小分子偶联剂,多双键单体),大分子单体法等等。虽然如此,探索和发展新的策略并且用此来制备特殊结构或者含有新颖成份的聚合物依旧是如今阴离子聚合的主题,目的是制备更多的模型聚合物来更加清楚地了解结构和性能之间的关系。本文就是基于这样的背景展开工作,旨在开发和拓展DPE化学,利用m-DDPE进行分子结构的设计、合成及表征。
首先是利用1,3-bis(1-phenylvinyl)benzene(MDDPE)作为偶联剂,通过阴离子聚合的方法,合成了三臂ABC-μ-型的星形聚合物,其中的A、B、C分别是苯乙烯、异戊二烯、1,3-环己二烯(CHD)。通过聚苯乙烯阴离子和MDDPE其中一个双键的加成,而保留另一个DPE单元,制备得到聚苯乙烯的大分子单体。紧接着用聚异戊二烯阴离子和大分子单体末端的DPE双键加成偶和形成一个苯乙烯和异戊二烯的两嵌段共聚物,该嵌段共聚物在两段的连接处有一因双键打开而来的活性阴离子中心(PDPHLi),可以用于引发少量的异戊二烯预聚合(seeding),之后在接着引发CHD的聚合。我们发现,如果没有seeding过程,PDPHi将不能直接引发CHD的聚合。所合成的大分子单体、星形聚合物用GPC,MALDI-TOF、<1>HNMR等进行了详细的表征。此外,用阴离子顺序聚合技术制备不同序列的线形嵌段共聚物。通过TEM和DSC初步观察线形和星形聚合物的相分离行为。
之后,我们基于三臂星形聚合物的合成方法,充分利用合成过程中的活性特点,设计合成了四臂ABCD-μ-型星形聚合物。其中的组分分别是苯乙烯(St)、α-甲基苯乙烯(αSt)、甲基丙烯酸叔丁酯(tBuMA)、4-乙烯基吡啶(4VP)。考虑到阴离子对MDDPE双键的加成活性,整个合成路线包括几个连续的关键性反应,第一,在1:1情况下MDDPE和PSLi的单加成;第二,单加成物引发tBuMA的聚合,从而形成两嵌段大分子单体;第三,两嵌段大分子单体和P(αSt)Li之间的耦合;第四,三臂星形的阴离子引发4VP的聚合。这些反应可以通过one-pot的过程完成,也可以通过分步的方法完成。最后,所合成的产品在温和的条件下进行水解,从而得到带有正负离子链段的星形聚电解质,该聚电解质在酸性条件下是可以溶解的,而在中性或者碱性的条件下是不溶的。最后,利用MDDPE和阴离子单加成形成的“inimer”聚合苯乙烯,初步探索了形成可能的支化结构:梳状或者是超支化。