含磷脂肪族聚酯型超支化环氧树脂制备及固化性能研究文献综述

 2022-01-26 20:52:58

全文总字数:9024字

1.超支化聚合物的研究背景

与线性聚合物不同,树状支化大分子(Dendritic macromolecules)具有低黏度、高溶解度等特殊性能[1],故而在最近几年在学术界研究热度高涨。根据结构特征,树状支化大分子可以分为超支化聚合物(Hyperbranched polymers)和树枝状大分子(Dendrimer)[2],最先受到学界关注的是树枝状大分子(Dendrimer),但是它的合成步骤复杂,成本比较高,然而实际上,在很多应用领域,其实并不需要聚合物具有很完美的结构,因此超支化聚合物——这种与树枝状大分子结构性质类似的物质的研究得到人们的关注。

在过去30年,超支化聚合物快速发展,已经有了显著的研究成果,从最先的AB型单体缩聚,到使用SCVP法合成的超支化聚合物,随后拓展到环状化合物领域,我们己经掌握了合成不同结构功能超支化聚合物的一系列合成方法[3]。直到PTP和CWP法出现,更是进一步拓展了超支化聚合物的应用领域。DMM合成法的出现使得AB型单体商业化产品少的问题得到缓解[4];而CMM法则综合了之前的合成方法的优点,同时一定程度上又弥补了各自的不足:克服了前者的难题,又避免了AB型单体缩聚制造过程中产生凝胶的缺陷。

随着超支化聚合物合成方法的不断完善,应该要能将超支化聚合物的分子质量和支化度科学控制在手中,同时我们应该不断地探索开发,致力于合成不同结构功能的超支化聚合物的线路设计。此外,超支化聚合物在生物材料领域的研究还处于初级阶段,有待发展且潜能巨大,需加强研究对超支化聚合物的表征手段,促进其产业化发展。随着国内外科研者不断研究,超支化聚合物将会在各个领域展现出广阔的前景。

2.超支化聚合物的合成方法和研究现状

2.1.ABn型单体缩聚法

此法由Flory[1]首次提出,又称自缩聚法,是合成超支化聚合物最常用的方法。典型的单体是AB2型单体其合成路线如图1所示。

图1:AB2型单体缩聚超支化聚合物

2017年,丁洋[2]以L-半胱氨酸甲酯原料合成的AB2单体,巯基为A单元,炔基为B2单元,发生“点击”反应合成超支化聚合物,通过1H NMR表征得到反应转化率很高,生成的超支化聚合物支化度高达0.92。通过旋光仪和CD表征得到超支化聚合物分子具有旋光活性。进一步,通过点击反应对末端炔基进行羧基化修饰,获得的产物具有良好的水溶性。2000年,颜德岳和Froehling[3]研究组分别提出偶合单体法制备超支化聚合物,偶合单体法是选择单体“A2 BB2”“A2 CBn”“AB CDn”优先原位成ABx型单体,然后进一步反应成超支化聚合物。2009年,Li[4]等人使用多羟基胺和甲基丙烯酰氯原位生成ABn型的中间单体,然后迈克尔(Michael)加成聚合,使用N-异丙基丙烯酰胺封端后得到热敏型超支化聚(醚-胺)。

目前认为,ABn型单体缩聚还存在着一些不足之处:容易形成三度空间的凝胶、旁支反应的发生还会导致产品的相对分子质量偏低,不能溶于有机溶剂;若旁支反应发生在A官能团时还会形成环构化的环状低聚物;ABn单体需要特殊的设计合成,纯度要求较高,在制备过程中,必须通过减压蒸馏等方法,及时除去缩合反应中生成的小分子,不利于工业大规模生产,这些都限制了ABn型单体聚合法的应用[5]

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