基于POSS的离散巨型聚合物链的合成和尺寸与区域异构效应的研究

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传统聚合物基于小分子单体的重复单元,其亚纳米尺寸给高分子链的结构和动力学行为的研究带来了极大的困难。因此,我们以介观尺度的构建块(多面体低聚倍半硅氧烷,POSS)作为基本重复单元,采用稳定和高效的迭代指数增长法,通过精确控制尺寸、组成、区域构型和表面功能,模块化构建了离散的主链型聚合物链。精确的化学结构消除了所有固有的分子异质性,提供了一个在更大长度尺度上揭示结构和动态行为的理想模型系统。与此同时,在体系中引入两亲性,对主链型聚合物链自组装的尺寸效应进行了研究。此外,我们还通过改变连接点的长度研究主链型聚合物链自组装中区域异构效应的影响,得出的研究结论主要如下:(1)迭代指数增长法不仅在常规单体的聚合反应中具有高效性,而且也能高效地应用于大尺寸纳米粒子单体的聚合反应,同样的设计原则将来也可以扩展至其他的体系。因此,证明了这类利用巯基-马来酰亚胺迈克尔加成反应作为链增长反应的迭代指数增长法具有一定的普适性。(2)通过精巧地设计两亲性嵌段POSS链及由传统单体构成的类似物,对尺寸效应进行了细致的研究。虽然这类巨型分子与传统分子一样具有一般的自组装特性,但是由于焓效应和熵效应之间的平衡,单体尺寸的放大对相态的稳定性具有很大的影响,它可能会为具有复杂结构和多种功能的新材料的模块化和编程化设计打开一扇门。(3)通过增加纳米粒子之间连接点长度时,发现离散两亲性聚合物链自组装的区域异构效应减弱,但区域异构效应仍然存在。可以预期的是,随着连接点长度的进一步增加,区域异构效应的影响将消失。
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