可解交联的支化/交联聚合物的合成与凝胶化过程研究

Cross-linked polymer is composed of three-dimensional network, which are applied in thermosetting materials, adhesives and drug delivery. Since it is insoluble and infusible, the characterization of its structure is difficult. Compared with the theoretic investigation, experimental study on cross-linked polymer is rather limited. This project will prepared cross-linked polymer with delinkable branching unit by radical addition-coupling polymerization. After cleavage at branching units, the cross-linked polymer can be transformed to linear one. The structure parameters, such as molecular weight and its distribution, content of end groups, obtained from characterization of linear polymer can be applied to describe the structure characters of cross-linked polymer, such as extent of cross-linking, distribution of cross-linking and content of dangling chain. Furthermore, the investigation on the reaction of gelation can be realized by study on variation of structure of cross-linked polymer with the content of the reaction.

交联聚合物具有三维网状结构，在热固性材料、粘结剂、药物控制释放等领域具有重要的应用。一般而言，交联聚合物既不溶解也不熔融，其结构表征困难，因此，交联反应的实验研究与理论模型相比显得十分不足。本项目拟采用自由基加成-偶合反应合成支化单元含有酯键的支化/交联聚合物。该交联聚合物通过酯交换反应在支化点处解交联后转化为线性聚合物。通过表征转化后的线性聚合物的分子量及分子量分布，端基种类与含量获得交联体系的结构参数，如交联点密度，交联点分布，端基(端链)的含量等。通过聚合物结构参数的变化研究交联反应的具体过程，对凝胶化过程，特别是凝胶后的反应过程，做出实验研究与理论验证。

本项目提出了“可解交联的聚合物网络”概念，即仅在支化点处发生断裂的聚合物网络。该断裂过程为“解交联”。通过解交联可以将不溶解的聚合物网络转化为可用常规方法表征的线性聚合物，并完整地保留了网络中网链和悬挂链的结构信息。经表征获得的线性产物的结构信息可以用于重构聚合物网络的结构，可以有效的解决聚合物网络的结构表征问题。提出三种不同的方法制备得到了聚苯乙烯类网络和聚丙烯酸酯类网络及其共网络。对网络的结构参数和反应程度进行了表征。并进一步以聚苯乙烯网络为模型，研究了三官能团单体的聚合反应动力学，发现在凝胶点会发生反应加速现象。我们提出的“可解交联的聚合物网络”具有制备方法简单和可设计性强的特点，是研究聚合物网络的理想模型。该模型既可以研究网络形成的全程动力学过程，也可以研究网络的结构与性能关系。对聚合物网络的研究具有重要的价值。