一种聚合物单链/纳米粒子复合结构的Janus材料及其阳离子引发双键聚合制备方法与流程

文档序号:12400234阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种由聚合物单链和纳米粒子组成的Janus纳米材料,所述Janus纳米材料通过阳离子引发含双键单体聚合制备,其结构模型选自链与球结构单元的连接顺序任意组合排列,其中至少包含一个球结构;聚合物单链化学组成、聚合度可调;纳米粒子化学组成、尺寸可控。

2.根据权利要求1所述的Janus纳米材料,其特征在于:聚合物单链部分聚合度为10-10000,优选为30-3000,更优选为50-1000;纳米粒子尺寸为1-20nm,优选2-10nm。

3.一种制备具有球模型Janus材料的方法,包括以下步骤:

1)在引发剂作用下,使单体A进行阳离子聚合,得到聚合物链A;

2)将单体B和交联剂混合加入到步骤1)的反应体系中,阳离子聚合,在聚合物链A的端基连接上纳米粒子,得到具有单球模型的Janus材料。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:形成纳米粒子的单体B和交联剂的总体积远大于形成聚合物链A的单体A的体积,具体地,所述单体A的体积与单体B和交联剂的总体积的比可为1:10-50。

5.一种制备具有球/球模型Janus材料的方法,包括以下步骤:

1)在引发剂作用下,使单体A进行阳离子聚合,得到聚合物链A;

2)将单体B和交联剂混合加入到步骤1)的反应体系中,阳离子聚合,在聚合物链A的端基连接上纳米粒子,得到具有单球模型的Janus材料;

3)将单体C加入到步骤2)的反应体系中,阳离子聚合,在具有单球模型的Janus材料上形成聚合物链C;

4)向步骤3)的反应体系中加入单体D和交联剂混合物,阳离子聚合,在聚合物链C的端基连接上纳米粒子,得到具有球/球结构的Janus材料。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:形成纳米粒子的单体B和交联剂的总体积远大于形成聚合物链A的单体A的体积,且形成纳米粒子的单体D和交联剂的总体积远大于形成聚合物链C的单体C的体积;

具体地,单体A的体积、单体B和交联剂的总体积、单体C的体积、单体D和交联剂的总体积的比可为1:10-50:1:10-50。

7.一种制备具有链/球模型Janus材料的方法,包括以下步骤:

1)在引发剂作用下,使单体A进行阳离子聚合,得到备第一段聚合物链A;

2)将单体B和交联剂混合后,加入到步骤1)的反应体系中,阳离子聚合,在聚合物单链A的端基连接上纳米粒子,得到具有链/球模型的Janus材料。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:形成纳米粒子的单体B和交联剂的总体积与形成聚合物链A的单体A的体积相当;具体地,单体A的体积与单体B和交联剂的总体积的比为1:0.1-5。

9.一种制备具有链/球/链模型Janus材料的方法,包括以下步骤:

1)在引发剂作用下,使单体A进行阳离子聚合,得到第一段聚合物链A;

2)将单体B和交联剂混合后,加入到步骤1)的反应体系中,阳离子聚合,在聚合物链A的端基连接上纳米粒子,得到具有链/球模型的Janus材料;

3)将单体C加入步骤2)的反应体系,阳离子聚合,得到两端为聚合物单链中间为交联纳米粒子即具有链/球/链模型的Janus材料。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:形成纳米粒子的单体B和交联剂的总体积与形成聚合物链A的单体A的体积相当,且形成纳米粒子的单体B和交联剂的总体积与单体C的体积相当;

具体地,单体A的体积、单体B和交联剂的总体积、单体C的体积的比为1:0.1-5:0.1-5。

11.一种制备具有球/链/球模型Janus材料的方法,包括以下步骤:

1)在引发剂作用下,使单体A进行阳离子聚合,得到聚合物链A;

2)将单体B和交联剂混合后,加入步骤1)所述的反应体系中,阳离子聚合,在聚合物链A的端基连接上纳米粒子;

3)将单体C加入到步骤2)所述的反应体系中,阳离子聚合,在纳米粒子的端基连接聚合物链C,即得到具有球/链模型的Janus材料;

4)将单体D和交联剂混合后,加入步骤3)所述的反应体系,阳离子聚合,在聚合物链C的端基连接上纳米粒子,得到两端为交联纳米粒子中间为聚合物单链即具有球/链/球模型的Janus材料。

12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于:形成纳米粒子的单体B和交联剂的总体积远大于形成聚合物链A的单体A的体积;形成聚合物链C的单体C的体积与形成纳米粒子的单体B和交联剂的总体积相当;且形成纳米粒子的单体D和交联剂的总体积与形成聚合物链C的单体C的体积相当;

具体地,单体A的体积、单体B和交联剂的总体积、单体C、单体D和交联剂总体积的比可为1:10-50:10-50:10-50。

13.根据权利要求3-12中任一项所述的方法,其特征在于:单体A、B、C和D均为可阳离子聚合的单体,包括乙烯基苯类、乙烯基醚类、乙烯基的共轭类单体及乙烯基偶联剂,选自苯乙烯、p-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、p-甲氧基苯乙烯、p-氯代苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯、4-氯甲基苯乙烯、3-醛基苯乙烯、二乙烯基苯;乙烯基醚、甲基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚;异戊二烯、丁二烯、N-乙烯基咔唑、乙烯基吡咯烷酮;苯乙烯乙基三甲氧基硅烷、甲基苯乙烯硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、辛烷氧基三(甲基丙烯酰氧基)锆酸酯、辛烷氧基三(丙烯酰氧基)锆酸酯、二异丙氧基乙酰乙酸油酸酯基铝酸酯、异丙氧基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯的一种或任意组合;

所述阳离子聚合反应的引发剂选自质子酸、路易斯酸、碘、氧鎓离子以及阳离子盐中的一种或其任意组合;

所述引发剂的加入量以加入单体A量的体积百分比计为0.05-5%;

交联剂选自二乙烯基苯、丁二烯、异戊二烯中的一种或其任意组合,其加入量以与其同时加入的单体的量的体积百分比计为1-40%;

所述阳离子聚合反应在有机溶剂中进行,所述有机溶剂选自苯、甲苯,低极性卤代烷如氯甲烷、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、一氯苯、二氯苯中的一种或其任意组合;

所述反应体系以体积百分比计,总单体固含量为0.1-40%;

任一步骤中,反应温度均为-100℃-60℃,聚合时间均为5-60min。

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