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(节选)
聚合物材料已经成为极其重要的合成材料,在社会生活的各个方面都得到了广泛的应用。聚合物的合成化学是聚合物材料的化学基础,研究分子结构和性能的关系是化学学科永恒的内容。可控自由基聚合就是高分子合成化学的重要进展之一。中国科学院化学研究所陈永明研究员在《2006科学发展报告》中撰写文章介绍了可控自由基聚合化学的研究进展情况
传统的自由基聚合快的链增长和不可逆的自由基偶合终止,导致聚合物的分子量控制不能很好的实现,并且聚合物的分散性大,进一步控制化学官能团的分布也不容易实现。近年来,可控自由基聚合得到了极大的发展,这是基于休眠种对自由基浓度进行可逆的调节,在快引发速度条件下,降低了自由基的浓度和链增长的速度。这使得自由基聚合具有“活性”聚合的特征,从而分子量得以控制,聚合物的分子量可以通过单体和引发剂的投料比来进行控制,并且聚合物的分散性得以显著的降低。
作者在文章中指出了活性自由基聚合的成功的学术意义,它使得大量新型结构聚合物的合成得以实现,结合其它合成反应,聚合物的种类得到极大的丰富。作者把它对研究聚合物分子结构和性能关系的重要的意义归纳如下:
对于线性聚合物分子:1.可控自由基聚合近年被应用于嵌段共聚物的合成为研究嵌段共聚物的自组装结构提供了重要的化学基础。2.可控自由基共聚合对共聚物分子量、分子组成均匀性的控制有很大的提高,区别于传统自由基共聚物分子组成的不均匀性,材料性质就会有很大的提高。3.通过采用功能性引发剂或链转移剂,很多种类的一端或两端带官能团的聚合物得以制备。4.利用聚合活性有差异的单体共聚合可以合成链段组成梯度的共聚物。
可控自由基聚合使得科学家合成支化结构聚合物的能力得到极大的提高:1.可控自由基聚合可以通过多官能团引发剂或链转移剂引发单体聚合来制备星状聚合物,可以精确控制星状聚合物的臂数目。2.如果长的聚合物链具有规则的、高密度的聚合物支链,活性自由基聚合使得聚合物刷的主链和侧链的控制性得到很大的提高。3.活性自由基聚合还使得超支化聚合物的制备手段得到很大的加强。
无机胶体颗粒和材料表面引入有机聚合物不仅可以改善无机材料和有机聚合物之间的相容性,还可以调控无机材料的性质。不仅彻底的改变了无机材料的表面性质,聚合物层还可以调节无机颗粒的特殊性质,并且相互之间可能进行信息的响应产生新的功能。另外,通过微加工技术在材料表面“种”上图案化的引发基团,就可以通过聚合反应产生图案化的聚合物刷。
作者最后指出,在可控自由基聚合真正的转变成成熟的技术之前,在基础研究和技术方面还有一些问题有待解决。并且作者在文章中还指出可控自由基聚合对生产技术可望产生深远的影响,其主要的应用领域是在精细高性能材料方面,许多国际上重要的化学公司正在积极地开展可控自由基聚合的研发,并进行了商品化生产。(摘自科学出版社出版的《2006科学发展报告》)
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