具有星型结构的等规聚丙烯的设计与合成

Specific topological-structured polymers have been a target of long-term pursuit in synthetic polymer chemistry. Well-defined polyolefins with some specific topological structures represent an important promotion of polyolefins from commodity polymers to value-added polymers with furthered properties and even expanded usages. As one kind of graft polymers, star polyolefins are generally synthesized by a multi-step process combining "living" or controlled polymerization techniques with coordination polymerization. In this project, we propose a strategy to synthesize star polypropylenes with a consecutive coordination polymerization. Different coordination catalysts will be introduced into the "arm-forming" stage and the "core-forming" stage, respectively, to catalyze the polymerization. The whole process can be conducted in a single reactor with coordination polymerization technique. By changing the catalysts and the comonomers, three kinds of well-defined star polypropylenes will be synthesized, namely, star polypropylene with polystyrene as "hard core", with poly(ethylene/α-olefin) as "soft core" and with polyacrylamide as "gel core".

合成具有特定拓扑结构的聚合物一直是高分子合成化学领域的重要研究内容，设计结构明确且多样的聚烯烃更是进一步发掘聚烯烃这一通用高分子材料的新应用领域的重要手段。结构明确的星型聚烯烃作为一种特殊的支化聚烯烃，通常是通过将配位聚合与可控/活性自由基聚合或与离子型聚合相结合的方式合成，属于多步反应，并且合成难度较高。本项目提出一种可以连续实施的聚合方法，通过在星型聚合物外臂制备和内核制备的不同阶段先后采用不同的配位聚合催化剂，合成以等规聚丙烯为臂的星型聚合物，其特点在于反应可以在同一反应器中连续实施，整个反应为配位聚合性质，通过改变不同阶段的催化剂和共聚单体，分别实现结构可控的以聚苯乙烯为硬质的核、以乙烯/α-烯烃共聚物为软质的核、以及以水溶性的聚丙烯酰胺为核的星型聚丙烯的制备。

合成具有特定拓扑结构的聚合物一直是高分子合成化学领域的重要研究内容，设计结构明确且多样的聚烯烃更是进一步发掘聚烯烃这一通用高分子材料的新应用领域的重要手段。本项目结合配位聚合链转移反应调控和大分子间高效化学反应方法，系统探索了结构可控星型聚丙烯的合成新途径。按照项目计划书中的研究计划，本项目拟合成三类星型聚丙烯，分别是以聚苯乙烯为内核、以乙丙共聚物为内核、以水凝胶为内核和以等规聚丙烯为臂的星型共聚物。首先通过研究丙烯与共聚单体（如：双苯乙烯单体、双烯烃单体、功能性苯乙烯单体等）共聚合的链转移反应构建了端基可调控的等规聚丙烯大分子单体，进而再设计高效的聚合方法完成大分子单体之间的聚合，通过分析和研究聚合行为和规律，最终实现了上述三种星型等规聚丙烯的有效合成，且星型结构的臂数、臂长可调，内核可设计。本项目的实施探索了特定拓扑结构聚烯烃大分子设计和合成的新思路，丰富了聚烯烃高分子合成方法学研究，并发掘了聚烯烃这一通用高分子材料的新应用领域。