嵌段共聚物是一類通過共價鍵將兩種或多種均聚物鏈段連接在一起的聚合物,表現(xiàn)出與其均聚鏈段不同的性質(zhì),廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)用、包裝、化工等領(lǐng)域。聚乳酸是一類重要的環(huán)境友好和生物相容性材料,然而其單一的單體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致聚合物的性能不易調(diào)節(jié);此外環(huán)氧化物與環(huán)狀酸酐可以通過開環(huán)共聚反應(yīng)制備得到性質(zhì)多樣的聚酯材料。因此制備聚乳酸和環(huán)氧化物/環(huán)狀酸酐共聚物鏈段的嵌段共聚物可以擴(kuò)展聚酯材料的應(yīng)用范圍。然而該嵌段聚酯材料的合成難點在于優(yōu)選合適的催化體系和反應(yīng)條件,調(diào)控環(huán)氧化物/環(huán)狀酸酐的開環(huán)共聚反應(yīng)和丙交酯的開環(huán)均聚反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)程。
近日,中科院長春應(yīng)化所陳學(xué)思研究員、龐烜研究員團(tuán)隊和大連理工大學(xué)羅一教授團(tuán)隊合作報道了通過一鍋法催化環(huán)氧化物、環(huán)狀酸酐和丙交酯的共聚反應(yīng)制備嵌段聚酯材料的方法及聚合機(jī)理的研究成果。作者篩選出席夫堿鋁配合物作為催化劑,在助催化劑雙-(三苯基正膦基)氯化銨的作用下,系統(tǒng)研究了催化環(huán)氧氯丙烷、鄰苯二甲酸酐和丙交酯的三元共聚反應(yīng)。采用實時在線紅外監(jiān)測系統(tǒng)、核磁、GPC等對聚合反應(yīng)進(jìn)程和聚合物鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究,證明該催化體系可以在鄰苯二甲酸酐完全消耗后,進(jìn)行丙交酯的快速開環(huán)均聚反應(yīng),得到嵌段共聚物。此外,還研究了反應(yīng)溫度、催化劑和單體比例等影響因素對聚合反應(yīng)和聚合物鏈結(jié)構(gòu)的影響。并進(jìn)一步采用密度泛函理論(DFT)對聚合體系中三種單體在不同鏈末端競爭插入的能壘進(jìn)行了計算和比較,所得結(jié)果與實驗現(xiàn)象相符。
此外,通過加入不同結(jié)構(gòu)的單體,該催化體系還可以用于催化制備不同性質(zhì)結(jié)構(gòu)和多官能化的聚酯材料。細(xì)胞毒性測試表明該系列材料表現(xiàn)出很好的生物相容性,具有在生物醫(yī)用領(lǐng)域應(yīng)用的前景。
該研究工作得到的國家自然科學(xué)基金委的支持。以”O(jiān)ne-Pot Synthesis of Diblock Polyesters by Catalytic Terpolymerization of Lactide, Epoxides, and Anhydrides”為標(biāo)題發(fā)表在美國化學(xué)會期刊《Macromolecules》上。(Macromolecules 2019, 52, 3462?3470)
論文連接https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.macromol.9b00001
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