[发明专利]一种两亲性嵌段共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种两亲性嵌段共聚物及其制备方法。

背景技术

嵌段共聚物的制备主要可以通过连续的活性可控聚合、带官能团的大分子偶联反应等途径来实现。活性自由基聚合因适用的单体种类广、反应条件温和易控制，已成为制备结构规整的嵌段共聚物的重要方法，其中，原子转移自由基聚合(ATRP)、反向原子转移自由基聚合(RATRP)作为近年发展起来的活性/可控自由基聚合反应，兼具活性聚合和自由基聚合的优点，成为制备大分子单体、嵌段共聚物的有效途径之一。

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)因为具有优良的吸附性、成膜性、粘接性和生物相容性以及良好的热稳定性，被广泛地应用于医药、食品、日用化工等众多领域。聚硅氧烷(如聚乙烯基三乙氧基硅烷VTES)具有良好的热稳定性，生物相容性、抗氧化、抗紫外光性质以及良好的链柔韧性，广泛应用于日用化工领域。可见，聚硅氧烷与聚乙烯吡咯烷酮在性能上具有互补性，可以预见，两者形成的嵌段共聚物在生物医药材料、日用化工等领域具有潜在的用途。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由N-乙烯基吡咯烷酮和乙烯基三乙氧基硅烷两种组分形成的两亲性嵌段共聚物及其基于可控自由基聚合的两步合成法。该嵌段共聚物可以作为潜在的高分子表面活性剂、生物医用高分子材料。

本发明提供的两亲性嵌段共聚物具有如下结构：

其中：X为氯原子；嵌段共聚物的平均分子量范围为5000～16000，嵌段共聚物的分子量分布系数在1.25～1.4之间。

本发明还提供一种两亲性嵌段共聚物的制备方法，该制备方法分为两步：

第一步：通过反向原子转移自由基聚合制备大分子引发剂，该大分子引发剂具有如下结构：

其中：X为氯原子；大分子引发剂的平均分子量范围为1500～4000，分子量分布系数1.18～1.36；

大分子引发剂制备中采用的引发体系为引发剂偶氮二异丁腈、催化剂氯化铁、配体三苯基膦或引发剂偶氮二异丁腈、催化剂氯化铜、配体联二吡啶；单体N-乙烯基吡咯烷酮；

第二步：两亲性嵌段共聚物的制备，以第一步合成的大分子引发剂作为引发剂，催化剂氯化亚铁、配体三苯基膦或催化剂氯化亚铜、配体联二吡啶；单体乙烯基三乙氧基硅烷，溶剂为环己酮。

其中第一步中引发剂∶催化剂∶配体∶单体的摩尔比为1～2∶1～2∶2～4∶30～60，反应时间5～8个小时，反应温度为70℃～80℃；第二步中引发剂∶催化剂∶配体∶单体的摩尔比为1～2∶1～2∶2～4∶100～200；乙烯基三乙氧基硅烷∶溶剂的体积比为10～30∶70∶90；反应时间10～15个小时，反应温度为55℃～65℃。

凝胶渗透色谱测得嵌段共聚物的平均分子量范围为5000～16000，嵌段共聚物的分子量分布系数在1.25～1.4之间

本发明的两亲性嵌段共聚物可以作为潜在的高分子表面活性剂、生物医用高分子材料的用途。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作出进一步的具体说明。

实施例1

第一步，大分子引发剂制备：引发剂偶氮二异丁腈、催化剂氯化铁、配体三苯基膦，其中，引发剂∶催化剂∶配体∶单体(N-乙烯基吡咯烷酮)为1∶1∶2∶30(摩尔比)，反应时间5小时，反应温度为80℃。凝胶渗透色谱测得大分子引发剂的平均分子量为1721，分子量分布系数1.28。

第二步：以第一步合成的大分子引发剂作为引发剂，催化剂氯化亚铁、配体三苯基膦，其中，单体乙烯基三乙氧基硅烷，溶剂为环己酮。引发剂∶催化剂∶配体∶单体为1∶1∶2∶100(摩尔比)，乙烯基三乙氧基硅烷∶溶剂为10∶90(体积比)。反应时间10小时，反应温度为55℃。

凝胶渗透色谱测得嵌段共聚物的平均分子量范围为6213，嵌段共聚物的分子量分布系数1.26。

实施例2

第一步，大分子引发剂制备：引发剂偶氮二异丁腈、催化剂氯化铁、配体三苯基膦，其中，引发剂∶催化剂∶配体∶单体(N-乙烯基吡咯烷酮)为1∶1∶2∶60(摩尔比)，反应时间8小时，反应温度为70℃。凝胶渗透色谱测得大分子引发剂的平均分子量为3805，分子量分布系数1.22。

第二步：以第一步合成的大分子引发剂作为引发剂，催化剂氯化亚铁、配体三苯基膦，其中，单体乙烯基三乙氧基硅烷，溶剂为环己酮。引发剂∶催化剂∶配体∶单体为1∶2∶4∶200(摩尔比)，乙烯基三乙氧基硅烷∶溶剂为20∶80(体积比)。反应时间15小时，反应温度为60℃。