我校张文建副教授在聚合物纳米线方向取得新进展

发布时间:2022-09-19

聚合物纳米线(或称蠕虫状胶束)由于其高度各向异性的形貌结构而展示出许多优异的性能和广阔的应用前景,比如作为流变改性剂、超级絮凝剂、高效的Pickering乳化剂以及用于干细胞培养/存储的可灭菌凝胶。然而获得聚合物纳米线的实验室窗口非常窄,从而导致制备聚合物纳米线的难度较大并且重复性非常差。聚合诱导自组装(PISA)是近年来发展起来的一种高效的聚合物自组装方法。基于PISA的形貌相图构建在一定程度上缓解了聚合物纳米线制备难度大和可重复性差的问题,但是这并没有改变“获得聚合物纳米线的实验室窗口非常窄”这一现状。实际上,在制备聚合物纳米线时,即使有预先构建的形貌相图为参考,少量的试错依然在所难免。在实验室的制备当量下(克级甚至毫克级),通过少量的试错来制备聚合物纳米线并不会造成太大的浪费,然而当放大生产时势必会使制备成本急剧攀升。因此如何扩大聚合物纳米线的形貌相区从而提高制备聚合物纳米线的可重复性是制约其进一步应用的一个瓶颈问题。

1. 传统PISA和原位交联PISA对比示意图。


近日,我院张文建副教授、白玮教授和中国科学技术大学洪春雁教授合作,通过原位交联聚合诱导自组装的方法显著扩大了聚合物纳米线的形貌相区(图1),从而极大提高了制备聚合物纳米线的可重复性。在10次重复实验中,以原位交联PISA形貌相图为参考制备聚合物纳米的重复率高达100%,而以传统PISA形貌相图为参考制备聚合物纳米线的重复率只有10~20%(图 1和图2)。

2. (A) 以传统PISA所得形貌相图为参考进行10次重复实验制备聚合物纳米线所得产物的TEM照片,(B)以原位交联聚合诱导自组装所得形貌相图为参考进行10次重复实验制备聚合物纳米线所得产物的TEM照片。


同时作者证明了该方案的普适性,在由不同的单体、RAFT试剂、交联剂、溶剂等组成的原位交联PISA体系中都能够显著扩大聚合物纳米线的形貌相区,这势必会提高制备聚合物纳米线的可重复性(图3)。

 

3. 由不同的单体、RAFT试剂、交联剂和溶剂等组成的原位交联PISA体系的形貌相图。


该工作报道了一种显著扩大聚合物纳米线形貌相区进而提高其制备重复率(有效降低次品率)的普适性方法,有望满足聚合物纳米线大规模生产时对重复性的高标准要求,为具有不同组成和功能的聚合物纳米线的工业应用铺平道路。相关工作以“Greatly Enhanced Accessibility and Reproducibility of Worm-like Micelles by in situ Crosslinking Polymerization-Induced Self-Assembly”为标题发表在《Angewandte Chemie International Edition》上。我院张文建副教授为第一作者,中国科学技术大学常梓轩博士为共同第一作者(排名第二),我院白玮教授和中国科学技术大学洪春雁教授为通讯作者,安徽大学为第一通讯单位,研究工作得到了国家自然科学基金的资助。


返回原图
/