嵌段共聚物是一类通过共价键将两种或多种均聚物链段连接在一起的聚合物,表现出与其均聚链段不同的性质,广泛应用在生物医用、包装、化工等领域。
聚乳酸是一类重要的环境友好和生物相容性材料,然而其单一的单体结构导致聚合物的性能不易调节;此外环氧化物与环状酸酐可以通过开环共聚反应制备得到性质多样的聚酯材料。因此制备聚乳酸和环氧化物/环状酸酐共聚物链段的嵌段共聚物可以扩展聚酯材料的应用范围。然而该嵌段聚酯材料的合成难点在于优选合适的催化体系和反应条件,调控环氧化物/环状酸酐的开环共聚反应和丙交酯的开环均聚反应的反应进程。
近日,中科院长春应化所陈学思研究员、庞烜研究员团队和大连理工大学罗一教授团队合作报道了通过一锅法催化环氧化物、环状酸酐和丙交酯的共聚反应制备嵌段聚酯材料的方法及聚合机理的研究成果。作者筛选出席夫碱铝配合物作为催化剂,在助催化剂双-(三苯基正膦基)氯化铵的作用下,系统研究了催化环氧氯丙烷、邻苯二甲酸酐和丙交酯的三元共聚反应。
采用实时在线红外监测系统、核磁、GPC等对聚合反应进程和聚合物链结构进行了系统分析研究,证明该催化体系可以在邻苯二甲酸酐完全消耗后,进行丙交酯的快速开环均聚反应,得到嵌段共聚物。此外,还研究了反应温度、催化剂和单体比例等影响因素对聚合反应和聚合物链结构的影响。并进一步采用密度泛函理论(DFT)对聚合体系中三种单体在不同链末端竞争插入的能垒进行了计算和比较,所得结果与实验现象相符。
此外,通过加入不同结构的单体,该催化体系还可以用于催化制备不同性质结构和多官能化的聚酯材料。细胞毒性测试表明该系列材料表现出很好的生物相容性,具有在生物医用领域应用的前景。
该研究工作得到的国家自然科学基金委的支持。
以”One-Pot Synthesis of Diblock Polyesters by Catalytic Terpolymerization of Lactide, Epoxides, and Anhydrides”为标题发表在美国化学会期刊《Macromolecules》上。
(Macromolecules2019, 52, 3462?3470)
