[发明专利]一种双亲光电活性支化大分子的制备方法及其用途

说明书

技术领域：

本发明涉及功能高分子材料领域，具体涉及一种支化型7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素/N-(4-乙烯基苄基)-9H-咔唑-alt-马来酸酐[BP(VBCz／Vm-alt-Ma)]共聚物领域和双亲胶束自组装技术。

背景技术：

与传统线形聚合物相比，支化型聚合物具有独特的高度支化结构和大量分子内空穴，有较多的可反应活性端基，分子之间无缠结，因此表现出良好的溶解性、低粘度等特殊性能。

目前，自组装研究大多集中于线形聚合物体系，而支化型聚合物的自组装研究因其合成方法相对简单，组装体可功能化点位较丰富而颇受关注。颜德岳等用双亲超支化多臂共聚物通过调控组装环境得到了肉眼可见的毫米级组装体，拓展了大分子自组装研究范畴，开辟了分子宏观组装的新天地。前人研究结果表明，大分子化学结构、链结构以及拓扑结构对其自组装过程及组装体形态、性能有决定性影响。

碳纳米管(CNT)1991年由日本科学家Iijima发明，独特结构赋予其优异的物理、化学和机械性能，巨大的潜在应用价值引起了材料研究者的广泛关注，是21世纪最有前途的纳米材料之一。由于碳纳米管的特殊结构和性能致使其溶解性欠佳、易缠结团聚等，限制了它的应用。本发明一种双亲光电活性支化大分子的制备方法。在光敏性双亲共聚物中引入电活性单元，并以链转移自由基共聚制备支化型双亲共聚物，并以其为组装基元，与碳纳米管等进行多组分杂化组装，构建具有双亲性、光交联、电活性等多功能集成组装体---可光固化电活性纳米复合粒子，显著增强碳纳米管在水性溶剂中的分散稳定性。

发明内容：

针对现有技术的上述问题，本发明提供了一种利用4-乙烯基苄硫醇为链转移单体、7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素、N-(4-乙烯基苄基)-9H-咔唑和马来酸酐为聚合主单体以及自由基热引发聚合的巯基链转移方法，来制备双亲光电活性支化大分子[BP(VBCz／Vm-alt-Ma)]，并将其应用于提高碳纳米管在水性溶剂中的分散稳定性。本发明所得产品具有高度支化和双亲光电活性结构。

一种双亲光电活性支化大分子的制备方法，制备步骤如下：

(1)常压条件下，将7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素、N-(4-乙烯基苄基)-9H-咔唑、4-乙烯基苄硫醇、马来酸酐及自由基引发剂溶于溶剂中；

(2)向(1)中容器通氮气30min使容器为氮气气氛，密封搅拌使其充分溶解，将溶液温度升至65～70℃下恒温反应24h；

(3)反应结束后，将步骤(2)所得溶液在沉淀剂中沉淀并抽滤，将滤后所得固体再经过溶解、沉淀、抽滤反复3次，所得固体经真空干燥至恒重，得到双亲光电活性支化大分子产物。

其中，步骤(1)中所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃或二者混合溶液；步骤(1)中所述自由基聚合引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)或过氧化苯甲酰(BPO)；步骤(1)所述沉淀剂为甲苯；步骤(1)中所述7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素和N-(4-乙烯基苄基)-9H-咔唑的摩尔量比为10：1～1：10；步骤(1)中所述4-乙烯基苄硫醇的摩尔量为7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素和N-(4-乙烯基苄基)-9H-咔唑和马来酸酐摩尔总量的2～16％；步骤(1)中所述自由基聚合引发剂的含量为4-乙烯基苄硫醇、7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素、N-(4-乙烯基苄基)-9H-咔唑和马来酸酐摩尔总量的2％；步骤(1)中所述4-乙烯基苄硫醇、7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素、N-(4-乙烯基苄基)-9H-咔唑和马来酸酐的总质量与聚合溶剂的质量比为1：9～1：15。

本支化型聚[7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素／N-(4-乙烯基苄基)-9H-咔唑-alt-马来酸酐]，其用途在于制备聚合物胶束／碳纳米管(CNT)复合粒子，提高碳纳米管在水性溶剂中的分散稳定性，将其应用于传感涂层，制备电化学传感器。

本发明的技术效果如下：

本发明所述的制备方法中，以4-乙烯基苄硫醇为链转移单体，以7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素、N-(4-乙烯基苄基)-9H-咔唑和马来酸酐为聚合物主单体，以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂、以偶氮二异丁腈为自由基聚合引发剂来制备支化型聚[7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素／N-(4-乙烯基苄基)-9H-咔唑-alt-马来酸酐]。通过调节4-乙烯基苄硫醇的摩尔投料量来调节所得聚合物的支化度及其光电性能。本发明聚合条件温和、聚合物结构可控、制备操作简便、产物性能优异、产物应用范围广。