[发明专利]在金表面接枝引发剂的方法、金表面聚合物刷及其制备方法

说明书

在金表面接枝引发剂的方法、金表面聚合物刷及其制备方法，涉及材料领域，该接枝引发剂的方法是通过金刚烷卡宾在金表面构筑稳定自组装单层，以此链接ATRP引发剂活性基团。金刚烷卡宾C的孤对电子具有较强的亲核性和p轨道成键能力，在金表面能够形成较强的Au‑C键。同时，金刚烷卡宾的产生条件非常简单，通过光照其前驱体双吖丙啶金刚烷便可产生。该卡宾制备过程更加纯净，避免了使用有机强碱催化剂等可能在金表面吸附的试剂。通过上述方法在金表面接枝引发剂后，可以进一步通过与烯烃聚合物单体反应，制备得到金表面聚合物刷，其操作简单，反应条件温和，为构建表面接枝密度可控的聚合物刷提供了现实途径。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体而言，涉及一种在金表面接枝引发剂的方法、金表面聚合物刷及其制备方法。

背景技术

近年来，在基体表面构筑聚合物分子刷已成为先进功能材料的研究热点。其中，表面原位引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)构筑聚合物刷显示了巨大的应用潜力；而金是最理想的SI-ATRP基体材料，主要因其表面化学均匀性高、易于清洁、抗污能力强且与大多数薄膜分析技术(如表面等离子共振SPR)具有良好的相容性。

要实现金表面原位SI-ATRP，关键是需要将ATRP引发剂接枝(锚固)于金表面，使引发剂的活性官能团(卤素基团)裸露于金表面。目前，应用最广泛的方法是采用自组装单层(SAMs)的方式将一端带有巯基的引发剂分子接枝于金表面。但形成的Au-S键存在着稳定性差，易脱附的问题。

近年来，有研究人员发现N-杂环卡宾(NHCs)能够与金表面形成的稳定Au-C键，其强度远高于Au-S键，从而可以在金表面形成超稳定自组装单层。但其制备条件较为苛刻，不利于推广。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种在金表面接枝引发剂的方法，其操作方便，反应条件温和，原料制备简单，可以高效地在金表面接枝稳定的引发剂单层。

本发明的第二目的在于提供一种金表面聚合物刷的制备方法，操作简单方便，通过将表面接枝有引发剂的金基体与烯烃聚合物单体反应，快速高效地制备金表面聚合物刷。

本发明的第三目的在于提供一种金表面聚合物刷，其稳定性强，接枝密度可控，具有较好的应用价值。

本发明的实施例是这样实现的：

一种在金表面接枝引发剂的方法，其包括：

将金基体与叠氮双吖丙啶化合物于光照下进行自组装反应，得到第一中间体；将第一中间体的叠氮基与端炔引发剂发生环化反应，得到第二中间体；

叠氮双吖丙啶化合物的化学式为第一中间体的化学式为端炔引发剂的化学式为第二中间体的化学式为

式中，R¹为具有刚性的环结构，选自芳环化合物或桥环化合物；R²、R³彼此相同或不同，各自独立的选自氢或C1～C3烷基；R⁴选自C1～C4亚烷基；X选自氯、溴或碘。

一种金表面聚合物刷的制备方法，其包括：

采用上述在金表面接枝引发剂的方法，制备得到第二中间体；

将第二中间体与烯烃类聚合物单体混合，发生自由基聚合反应。

一种金表面聚合物刷，其由上述金表面聚合物刷的制备方法制备得到。

本发明实施例的有益效果是：