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廣東工業大(big)學譚劍波-張力課題組丨 基于(At)氧化還原引發RAFT乳液聚合的(of)聚合誘導自組裝體系


廣東工業大(big)學譚劍波-張力課題組

基于(At)氧化還原引發RAFT乳液聚合的(of)聚合誘導自組裝體系


文章轉載:高分子科技


嵌段共聚物納米材料在(exist)生(born)物成像,納米反應器,藥物輸送,能量存儲,生(born)物礦化等各個(indivual)研究領域中得到(arrive)了(Got it)廣泛的(of)應用(use)。近年來(Come),聚合誘導自組裝(PISA)的(of)發展爲(for)大(big)批量制備嵌段聚合物納米材料提供了(Got it)新的(of)方法。大(big)部分的(of)PISA 體系都是(yes)基于(At)熱引發聚合進行的(of),反應溫度高(通常爲(for)70 ℃)并且反應時(hour)間較長,很容易導緻蛋白質等生(born)物物質或者一(one)些溫敏性物質失活,這(this)大(big)大(big)限制了(Got it)蛋白質複合及環境響應等功能聚合物納米材料的(of)制備。


爲(for)了(Got it)解決高溫PISA體系存在(exist)的(of)問題,近年來(Come),該課題組發展了(Got it)多個(indivual)低溫引發PISA體系,包括可見光引發PISA(photo-PISA)及酶催化引發PISA(Enzyme-PISA)(ACS Macro Letters  2015, 4, 11, 1249-1253; Macromol. Rapid Commun. 2018, 39, 1700871),并以(by)此爲(for)基礎制備了(Got it)多種功能聚合物納米材料。


雖然在(exist)低溫引發PISA的(of)研究中取得了(Got it)一(one)定的(of)成果,但是(yes)這(this)些研究工作(do)基本都是(yes)基于(At)RAFT分散聚合,在(exist)RAFT分散聚合中要(want)求單體必須溶解在(exist)反應溶劑中。與之對應的(of),RAFT乳液聚合由于(At)使用(use)水作(do)爲(for)反應介質,适用(use)單體種類多,是(yes)一(one)種有廣闊工業前景的(of)聚合方法。


但是(yes),基于(At)RAFT乳液聚合的(of)PISA在(exist)制備高階形貌聚合物納米材料方面存在(exist)一(one)定的(of)困難,并且也基本都基于(At)熱引發聚合方式。


最近,該課題組成功把可見光引發聚合與RAFT乳液聚合結合起來(Come),在(exist)室溫下制備了(Got it)球、纖維、囊泡等不(No)同形貌的(of)聚合物納米材料(ACS Macro Letters  2019, 8, 2, 205-212)。但是(yes)由于(At)光引發劑在(exist)可見光照射下同時(hour)産生(born)疏水和(and)親水自由基,導緻嵌段共聚物的(of)分子量分布較寬;此外,當使用(use)甲基丙烯酸類單體時(hour)隻能得到(arrive)球型形貌。


因此,發展具有普适性的(of)基于(At)RAFT乳液聚合的(of)低溫PISA體系能進一(one)步完善PISA的(of)研究,并爲(for)其進一(one)步應用(use)提供新的(of)方法。

基于(At)以(by)上研究背景,廣東工業大(big)學高分子材料與工程系譚劍波副教授與張力教授課題組報道了(Got it)基于(At)氧化還原引發RAFT乳液聚合的(of)低溫PISA體系,成功得到(arrive)了(Got it)包括球,純蠕蟲和(and)純囊泡在(exist)内的(of)多種不(No)同形貌的(of)聚合物納米材料(圖1)。


進一(one)步構建通過改變單體濃度和(and)PGlyMA的(of)聚合度的(of)形貌相圖(圖2),研究表明在(exist)相同PGlyMA聚合度下改變單體濃度并不(No)影響聚合物納米材料的(of)形貌,這(this)主要(want)是(yes)因爲(for):在(exist)乳液聚合中,單體以(by)單體液體的(of)形式存在(exist),聚合時(hour)單體需要(want)逐步遷移到(arrive)膠束中,因此單體濃度對嵌段共聚物納米材料的(of)形貌影響很小。


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圖1 - 通過RAFT溶液聚合合成PPEGMAn-CDPA-Me

和(and)通過氧化還原引發的(of)RAFT乳液聚合合成PPEGMAn-PGlyMAm二嵌段共聚物納米物體的(of)示意圖


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圖2 - 通過改變單體濃度和(and)DP構建的(of)形貌相圖


文獻報道在(exist)RAFT分散聚合中,在(exist)聚合初期加入交聯劑進行交聯會限制高階形貌的(of)形成。但是(yes)由于(At)RAFT乳液聚合具有與RAFT分散聚合不(No)一(one)樣的(of)聚合機理,他(he)們(them)猜測交聯劑對高階形貌形成的(of)幹擾會大(big)大(big)降低。


在(exist)本研究中,他(he)們(them)嘗試利用(use)乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)交聯劑和(and)甲基丙烯酸縮水甘油酯(GlyMA)單體進行RAFT乳液聚合,研究發現随着EGDMA含量的(of)增加,反而促進了(Got it)高階形貌的(of)形成(圖3)。他(he)們(them)将聚合後的(of)聚合物納米材料分散于(At)DMF良溶劑中(圖4),結果表明在(exist)RAFT乳液聚合中加入EGDMA有利于(At)形成具有高階形貌的(of)交聯嵌段共聚物納米物體。


基于(At)氧化還原引發C.jpg

圖3 - EGDMA交聯的(of)PPEGMA15.1-PGlyMA100TEM圖

(a) 0 mol %, (b) 2 mol%, (c) 3 mol %, (d) 4 mol %, (e) 6 mol %, and (f) 8 mol %


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圖4 - (a)EGDMA交聯的(of)PPEGMA15.1-PGlyMA100分散于(At)DMF的(of)目視形貌;

分散在(exist)DMF中的(of)EGDMA交聯的(of)PPEGMA15.1-PGlyMA100的(of)TEM圖:

(b)3 mol% EGDMA,(c)4 mol% EGDMA,(d)6mol% EGDMA(e)8 mol% EGDMA。


該研究不(No)僅僅擴大(big)了(Got it)RAFT乳液聚合制備各種嵌段共聚物納米材料的(of)範圍,而且爲(for)RAFT乳液聚合條件下的(of)形态演變研究提供新的(of)思路。相關工作(do)發表在(exist)Macromolecules上。


本研究工作(do)得到(arrive)了(Got it)國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、廣州市科技計劃項目及廣東省珠江學者(青年學者)等的(of)資助。


論文鏈接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.9b01689






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