赵汉英课题组：聚合物分子刷与嵌段共聚物的共组装及表面行为的调控

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材料的表面性质在其实际应用中起着举足轻重的作用。具有响应性表面的材料能够在外部刺激下改变材料的表面性质，因此这类材料将具有广泛的研究和应用价值。响应性聚合物分子刷能够在环境刺激下进行可逆的结构转换，并在基质上产生不同的纳米结构。聚合物分子刷自组装的研究为制备具有可调控表面性质的材料打下了坚实的基础。
      最近南开大学赵汉英课题组在聚合物分子刷研究的基础上，利用聚合物分子刷与线形嵌段聚合物共组装的方法调控材料的表面结构和性质。他们利用共组装方法以及蒽环分子在表面的光二聚反应制备了二氧化硅颗粒上交联的表面胶束结构。用不同的溶剂处理二氧化硅颗粒表面后，表面胶束的组成和粒子的表面润湿行为发生相应的改变。与自组装方法相比，共组装的方法赋予了粒子表面聚合物分子刷以及嵌段聚合物的性质，并赋予了粒子表面结构的多样性。

作者首先通过RAFT聚合方法制备了具有光响应性的聚合物P(MMA190-co-AnMA16）和P(MMA84-co-AnMA14)-b-PDMAEMA60。在二氧化硅颗粒上通过两步表面化学反应合成了P(MMA190-co-AnMA16）共聚物分子刷。在THF/Methonal混合溶剂中，聚合物分子刷和嵌段共聚物P(MMA84-co-AnMA14)-b-PDMAEMA60共组装制备了以P(MMA-co-AnMA) 分子链为核、PDMAEMA聚合物链为壳的表面胶束。嵌段共聚物的浓度不同时，其参与到共组装的量也不同，在低浓度条件下，随着嵌段共聚物浓度的提高，其参与共组装的量逐渐增加。当浓度超过0.27 mg/mL时，嵌段共聚物参与共组装的量达到饱和。
      利用蒽环分子的光二聚反应使表面胶束的核发生交联，得到核交联的表面胶束结构。当表面胶束的壳PDMAEMA分子链季铵盐化后，则得到双亲性的表面胶束。用不同溶剂处理后，SiO2颗粒表现出不同的表面化学组成和润湿行为。具有双亲性表面胶束的二氧化硅粒子可以分散在水中；而在THF中由于表面胶束结构的变化则二氧化硅粒子发生聚集。同时表面胶束结构的改变也会引起粒子润湿行为的变化。
      相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。该成果的第一作者是南开大学2016级硕士研究生赵雅。
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RAFT是可逆加成-断裂链转移聚合(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization)的简称,是活性/可控自由基聚合（CRP）的一种。另外还有iniferter，NMP，ATRP,IPT,SETRP等。1998年，Rizzardo在第37届国际高分子大会上作了“Tailored polymers by free radical processes”的报告，首次提出了可逆加成-断裂链转移自由基聚合（RAFT）的概念。在传统的自由基聚合体系中，自由基浓度较高，容易发生自由基的终止反应，导致反应不可控。如果在聚合体系中加入链转移常数高的特种链转移剂，使得增长自由基和该链转移剂之间进行退化转移，从而降低自由基的浓度，就有可能实现活性自由基聚合。


"聚合物刷子" 英文对照polymer brushes; polymer brush。聚合物在材料表面物理吸附或化学接枝所形成的单分子层界面,又称为聚合物刷子.它能有效改变材料表面化学及物理性能,在胶体稳定剂、纳米刻蚀、微电子工业、润滑及生物材料等领域得到了广泛的应用,近年来已成为高分子化学和物理中的热点之一


赵汉英，南开大学化学学院教授，博士生导师。 1997年在中科院长春应用化学研究所获得博士学位（导师为黄葆同研究员），1997至2004年分别在复旦大学、德累斯顿聚合物研究所、佛罗里达大学及克拉克森大学从事博士后研究，2004年任南开大学教授。研究方向集中在聚合物纳米复合材料的制备、纳米粒子的自组装、复杂聚合物的合成以及聚合物-生物缀合物的制备及组装等方面。