高分子材料發(fā)展前沿

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1、高分子材料的發(fā)展前沿綜述近年世界高分子科學(xué)在諸多領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,主要是控制聚合、超分子聚合物、聚合物納米微結(jié)構(gòu)、高通量篩選高分子合成技術(shù)、超支化高分子、光電活性高分子等方面。1　高分子合成化學(xué)高分子合成化學(xué)研究從單體合成開(kāi)始，研究高分子合成化學(xué)中最基本問(wèn)題,探索新的催化劑體系、精確控制聚合方法、反應(yīng)機(jī)理以及反應(yīng)歷程對(duì)產(chǎn)物聚集態(tài)的影響規(guī)律等，高分子合成化學(xué)基礎(chǔ)研究具有雙重作用，一是運(yùn)用已有合成方法研究聚合物結(jié)構(gòu)調(diào)控；二是設(shè)計(jì)新的合成方法，獲得新穎聚合物。20世紀(jì)90年代以來(lái)在高分子合成化學(xué)領(lǐng)域中，前沿領(lǐng)域是可控聚合反應(yīng),包括立構(gòu)控制，相對(duì)分子質(zhì)量分布控制，構(gòu)筑控制、序列分布控

2、制等。其中，活性自由基聚合和迭代合成化學(xué)研究最為活躍?；钚宰杂苫酆先〉昧嗽S多重要的成果，但還存在一些問(wèn)題?；钚宰杂苫陌l(fā)展前景，特別是工業(yè)應(yīng)用前景以及未來(lái)研究工作趨勢(shì)是令人關(guān)心的問(wèn)題。對(duì)于活性自由基聚合反應(yīng)機(jī)理的深入研究、在較低的溫度下能快速進(jìn)行聚合的研究是目前受到關(guān)注的研究方向。迭代合成化學(xué)是唯一可用來(lái)制備多肽、核酸、聚多糖等生物高分子和具有精確序列、單分散非生物活性高分子齊聚物的方法。樹(shù)枝狀超支化高分子的合成就是此合成策略的成功應(yīng)用例證之一,是過(guò)去10年高分子合成中最具影響力的發(fā)展方向。樹(shù)枝狀超支化聚合物由于其獨(dú)特球形分子形狀,分子尺寸,支化圖形和表面功能性賦予它不同于

3、線型聚合物的化學(xué)和物理性質(zhì)。高分子合成化學(xué)發(fā)展需注意以下幾點(diǎn)：(1)與無(wú)機(jī)化學(xué)、配位化學(xué)、有機(jī)化學(xué)等的融合與滲透，吸取這些學(xué)科領(lǐng)域的研究成果開(kāi)發(fā)新的引發(fā)/催化體系，這是合成化學(xué)的核心，是高分子合成化學(xué)與聚合方法原始創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵。對(duì)于傳統(tǒng)的工業(yè)化單體，需要利用新型引發(fā)/催化體系和相應(yīng)聚合方法，研究開(kāi)發(fā)合成新的微觀結(jié)構(gòu)的聚合物新材料。(2)與有機(jī)合成化學(xué)和高分子化學(xué)緊密結(jié)合，將有機(jī)合成化學(xué)的先進(jìn)技術(shù)“嫁接”到高分子合成化學(xué)中，研發(fā)高分子合成的新方法，實(shí)現(xiàn)高分子合成的可設(shè)計(jì)化、定向化和控制化，這里包括通過(guò)非共價(jià)鍵的分子間作用力結(jié)合來(lái)“合成”超分子體系。(3)在大分子工程方面,不僅

4、要達(dá)到控制聚合物的分子量與分子量分布,而且要開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)合成多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的聚合物鏈(如超支化聚合物、星型多臂嵌段共聚物、樹(shù)枝狀聚合物、濃密刷型聚合物等)的新合成技術(shù)。國(guó)家自然科學(xué)基金鼓勵(lì)并支持從事高分子合成化學(xué)基礎(chǔ)研究的課題，將注意各分支學(xué)科的平衡協(xié)調(diào)發(fā)展，對(duì)暫時(shí)冷門的研究方向,將予以持續(xù)資助。目前,我國(guó)在負(fù)離子聚合、正離子聚合和偶聯(lián)聚合等方面的研究需要吸引中青年研究人員加入。同時(shí)在高分子合成化學(xué)領(lǐng)域近期應(yīng)關(guān)注以下幾個(gè)方向：(1)、新的聚合反應(yīng)和新的聚合方法特別是酶催化聚合和微生物聚合等；(2)、功能性高分子合成；(3)、高分子鏈結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和控制合成；新型超支化聚合物的合成；新型

5、樹(shù)形大分子的合成；樹(shù)枝化聚合物的合成；聚合物分子刷的合成；新型多肽的化學(xué)合成等；(4)、借助分子間弱相互作用及特殊識(shí)別作用組裝合成新型聚合物；9(5)、聚合反應(yīng)機(jī)理方面的研究；(6)、通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算和計(jì)算機(jī)模擬準(zhǔn)確預(yù)測(cè)聚合物結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系；指導(dǎo)分子設(shè)計(jì)和高分子合成。國(guó)際上重要的高分子合成進(jìn)展有：可控自由基聚合和活性配位聚合又有許多新進(jìn)展。Fujita等[4]報(bào)道了配位聚合方法乙烯的活性聚合。聚合溫度25~50℃,分子量分布很窄(1.05~1.19),分子量可高達(dá)40萬(wàn)，催化活性很高(20000min-1atm-1)。Marks[5]以有機(jī)鈦化合物催化苯乙烯和甲基丙烯酸甲

6、酯共聚,獲得雙全同無(wú)規(guī)共聚物，在此催化劑作用下，苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的均聚反應(yīng)生成間規(guī)均聚物。將組合化學(xué)研究方法發(fā)展運(yùn)用到高分子合成的催化體系高通量篩選方法研究只有三、四年的時(shí)間，但發(fā)展很快。許多學(xué)術(shù)研究小組、研究中心和工業(yè)界實(shí)驗(yàn)室都開(kāi)始進(jìn)行研究。幾乎每個(gè)月都有相關(guān)的學(xué)術(shù)會(huì)議?！癕acromolRapidCommun”已分別于2003年第1期和2004年第1期出版了兩期專集,前者只有15篇論文，后者升至45篇，有望改變傳統(tǒng)研究方式和速度。我國(guó)高分子學(xué)術(shù)界和工業(yè)界尚未對(duì)此領(lǐng)域給予充分重視。高度支化的聚合物是具有前沿性并具有潛力的研究方向。2003年含超支化聚合物一詞的論文有3

7、02篇，2004年含樹(shù)枝狀聚合物一詞的論文有450篇，呈現(xiàn)出非?；钴S的景象。Percec[6]提出了一種合成新概念TERMINI-TerminatorMultifunctinalInitiator，即被保護(hù)的多功能團(tuán)化合物，它能夠定量和不可逆的中斷活性聚合或鏈?zhǔn)接袡C(jī)反應(yīng)，去除保護(hù)基團(tuán)后，其活性官能團(tuán)能100%再引發(fā)活性聚合，再引發(fā)過(guò)程中，TERMINI重復(fù)單元新產(chǎn)生一個(gè)支化點(diǎn)。利用這種方法與活性自由基聚合相結(jié)合發(fā)展了一種全新的收斂法合成超支化聚合物的方法。Britz等[7]利用碳納米管作為受限反應(yīng)器，將