超分子单体的构筑、聚合与功能

来源 :清华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zht20090907
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超分子聚合物是指聚合单体之间通过有方向性的可逆非共价相互作用结合而成的聚合物。近年来,人们设计并构筑了具有不同结构和功能的超分子聚合物,但如何设计可控的超分子聚合体系仍然是一个重大的挑战。针对该问题,我们提出了超分子单体的策略,即首先基于非共价相互作用制备双官能度的超分子单体,然后通过超分子单体的共价聚合制备超分子聚合物,该方法有望实现超分子聚合物的可控制备。具有复杂拓扑结构的超分子聚合物材料具有刺激响应性、自修复性和可降解性等优点,如何简便制备具有特定结构和功能的超分子聚合物材料也是一个重要问题。我们以微观尺度的超分子微凝胶和宏观尺度的超分子水凝胶为例,探索超分子单体策略在制备超分子聚合物材料方面的可行性,并展示了超分子单体策略的优势。本论文基于超分子单体策略,沿着“构筑—聚合—功能”这一主线,分别从分子水平、微观尺度和宏观尺度证实了超分子单体策略在构筑超分子聚合物及材料方面的可行性和独特优势。论文主要取得了以下三方面的成果:一、发展了利用超分子单体的共价聚合和非共价聚合构筑超分子聚合物的策略。基于主客体相互作用,我们设计了两端含有巯基的双官能度超分子单体,利用巯基-双键的点击聚合反应,通过超分子单体的共价聚合构筑了超分子聚合物,并实现了对超分子聚合速率的调控。我们还基于两种正交的主客体相互作用,首先构筑超分子单体,然后通过超分子单体的非共价聚合制备了多重响应的超分子聚合物。二、提出了基于超分子单体策略制备超分子微凝胶的方法。基于主客体相互作用,我们设计了两端含有可聚合双键的超分子单体,将其作为超分子交联剂,利用自由基沉淀聚合即可实现超分子微凝胶的简便制备。实验表明,该超分子微凝胶具有与共价交联的微凝胶类似的结构和性质。更重要的是,它能够在特定刺激下迅速降解,在生物医学、环境工程等领域具有重要的应用前景。三、提出了基于超分子单体策略构筑超分子水凝胶的方法。我们以两端含有可聚合双键的超分子单体为超分子交联剂,利用自由基聚合简便地制备了超分子水凝胶。研究表明,该超分子水凝胶具有合适的力学性质及良好的生物相容性,并且在特定化学刺激下能够快速溶解,因而有望用作易于去除的新型水凝胶伤口敷料材料。
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