超分子界面聚合:可控制备超分子聚合物材料的新方法

超分子聚合物是超分子化学与高分子化学交叉的前沿研究领域。尽管基于非共价键作用的超分子聚合物研究已取得了长足的进步,但是如何实现超分子聚合物的可控制备仍是需要解决的问题(参见Chem. Rev., 2015, 115, 7196)。在国家自然科学基金委员会和科技部“973”计划的支持下,清华大学化学系张希教授课题组开展了可控超分子聚合方面的研究。

在前期工作中,他们提出了自分类识别驱动并控制的超分子聚合新方法。基于主客体相互作用的自分类识别,可以调节构筑基元的刚柔性,从而实现对超分子聚合物分子量的可逆调控 (参见Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 5351)。之后,他们提出了超分子单体这一新概念,及利用超分子单体的共价聚合来制备超分子聚合物的方法。超分子单体是通过非共价键作用连接但可以进行共价聚合的单体。不同于传统的制备超分子聚合物的方法,超分子单体的共价聚合将不易调控的非共价聚合转化为可控的共价聚合,为实现超分子聚合物的可控制备提供了新思路(参见Polym. Chem., 2014, 5, 323; J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem., 2017, 55, 604)。

最近,张希教授和徐江飞助理研究员将超分子化学和界面聚合相结合,建立了超分子界面聚合这一新方法。如图1所示,基于四重氢键作用,在有机相构筑两端带有巯基的超分子单体,利用巯基与缺电子双键的点击反应,超分子单体与水相中的双官能度马来酰亚胺单体在界面发生聚合,成功制备了超分子聚合物。通过改变超分子界面聚合的反应条件,能够实现对超分子聚合物的性质如玻璃化转变温度的有效调控。与均相溶液中的超分子聚合相比,超分子界面聚合具有以下优势:(1)制备方法简便、可控、易操作;(2)产物的聚合度不易受单体摩尔比及浓度影响;(3)单体选择范围宽,可用于溶解性质差异大、不易找到共溶剂的单体。超分子界面聚合方法的建立进一步丰富了超分子聚合的方法学,为可控制备超分子聚合物材料提供了新的契机(参见Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201703572)。

 

图1:超分子界面聚合的示意图