高分子化学进展3超支化聚合物

1、二、超支化聚合物二、超支化聚合物（一）基本概念（一）基本概念单体结构：单体结构：ABx, x2, A, B为可反应的官能团为可反应的官能团由一系列支化单元组成的树状支化大分子由一系列支化单元组成的树状支化大分子结构特点：三维球形结构、众多的端基结构特点：三维球形结构、众多的端基性质特点：低粘度、非结晶、无缠绕性质特点：低粘度、非结晶、无缠绕 良好的溶解性良好的溶解性分形通常被定义为分形通常被定义为“一个粗糙或零碎的几何形状，可以分成一个粗糙或零碎的几何形状，可以分成数个部分，且每一部分都（至少近似地）是整体缩小后的形数个部分，且每一部分都（至少近似地）是整体缩小后的形状状”，即具有自相似的性质

2、。分形思想的根源可以追溯到公，即具有自相似的性质。分形思想的根源可以追溯到公元元17世纪，而对分形使用严格的数学处理则始于一个世纪后世纪，而对分形使用严格的数学处理则始于一个世纪后卡尔卡尔魏尔施特拉斯、格奥尔格魏尔施特拉斯、格奥尔格康托尔和费利克斯康托尔和费利克斯豪斯多夫豪斯多夫对连续而不可微函数的研究。但是分形（对连续而不可微函数的研究。但是分形（fractal）一词直到）一词直到1975年才由本华年才由本华曼德博创造出，来自拉丁文曼德博创造出，来自拉丁文 frctus，有，有“零零碎碎”、“破裂破裂”之意。一个数学意义上分形的生成是基于一之意。一个数学意义上分形的生成是基于一个不断迭代的方

3、程式，即一种基于递归的反馈系统。分形有个不断迭代的方程式，即一种基于递归的反馈系统。分形有几种类型，可以分别依据表现出的精确自相似性、半自相似几种类型，可以分别依据表现出的精确自相似性、半自相似性和统计自相似性来定义。虽然分形是一个数学构造，它们性和统计自相似性来定义。虽然分形是一个数学构造，它们同样可以在自然界中被找到，这使得它们被划入艺术作品的同样可以在自然界中被找到，这使得它们被划入艺术作品的范畴。分形在医学、土力学、地震学和技术分析中都有应用。范畴。分形在医学、土力学、地震学和技术分析中都有应用。分形分形分形的特征：分形的特征：n 在任意小的尺度上都能有精细的结构；在任意小的尺度上都能

4、有精细的结构；n 太不规则，以至无论是其整体或局部都难以用传统欧氏几何太不规则，以至无论是其整体或局部都难以用传统欧氏几何的语言来描述；的语言来描述；n 具有（至少是近似的或统计的）自相似形式；具有（至少是近似的或统计的）自相似形式；n 一般地，其一般地，其“分形维数分形维数”（通常为豪斯多夫维数）会大于拓（通常为豪斯多夫维数）会大于拓扑维数（但在空间填充曲线如希尔伯特曲线中为例外）；扑维数（但在空间填充曲线如希尔伯特曲线中为例外）；n 在多数情况下有着简单的递归定义。在多数情况下有着简单的递归定义。树状支化大分子的合成方法树状支化大分子的合成方法1、发散法：、发散法：从多官能团核心分子开始向

5、外辐射生长从多官能团核心分子开始向外辐射生长 ，每重复一次称为一次繁衍。每重复一次称为一次繁衍。从链末端开始，形成单分散的枝状单元，从链末端开始，形成单分散的枝状单元，再连接到中心核分子上再连接到中心核分子上2、收敛法：、收敛法：1、树枝状聚合物、树枝状聚合物(Dendrimer)2、超支化聚合物、超支化聚合物 (Hyperbranched polymer)树状支化聚合物分类树状支化聚合物分类1、树枝状聚合物、树枝状聚合物(Dendrimer)严格控制反应条件、逐步反应严格控制反应条件、逐步反应每一步反应产物都仔细的分离纯化，每一步反应产物都仔细的分离纯化，完全支化、结构规整的树枝状聚合物完全

6、支化、结构规整的树枝状聚合物1、树枝状聚合物、树枝状聚合物(Dendrimer)可控制分子的尺寸和形状，需多步反应；可控制分子的尺寸和形状，需多步反应；合成困难，价格昂贵；合成困难，价格昂贵；广泛应用受到限制；广泛应用受到限制；2、超支化聚合物、超支化聚合物(Hyperbranched polymer)反应不加以控制，一步聚合反应不加以控制，一步聚合多分散性的超支化聚合物多分散性的超支化聚合物末端单元、线性单元和树枝状支化单元末端单元、线性单元和树枝状支化单元超支化聚合物无需仔细分离提纯超支化聚合物无需仔细分离提纯, 由本体聚合制备由本体聚合制备, 即一步法合成即一步法合成价格便宜，应用范围广

7、价格便宜，应用范围广2、超支化聚合物、超支化聚合物(Hyperbranched polymer)（二）超支化聚合物的结构特征（二）超支化聚合物的结构特征1、超支化聚合物的支化度：、超支化聚合物的支化度：超支化聚合物的支化度是指完全支化单元超支化聚合物的支化度是指完全支化单元和末端单元所占的摩尔分数和末端单元所占的摩尔分数支化度支化度(DB) = (D + T )/(D + T + L )D 代表树状单元数代表树状单元数, T 代表末端单元数代表末端单元数,L 代表线型单元数。代表线型单元数。 标志着单体通过标志着单体通过“一步法一步法”或或“准一步法准一步法”聚合而成的超支化聚合物的结构和由多

8、步合成聚合而成的超支化聚合物的结构和由多步合成的完善的树枝状分子的接近程度。的完善的树枝状分子的接近程度。 表征超支化聚合物形状结构特征的关键参数！表征超支化聚合物形状结构特征的关键参数！支化度的意义：支化度的意义：树枝状聚合物：树枝状聚合物：DB = 1 （完全支化）（完全支化）超支化聚合物：超支化聚合物：DB 超支化超支化 树枝状树枝状超支化超支化树枝状树枝状线型线型粘度粘度分子量分子量（四）主要的超支化聚合物（四）主要的超支化聚合物1. 聚苯聚苯核分子AB2单体AB2单体2、聚酯类：、聚酯类：3、聚醚、聚醚请同学们画出超支化结构4、聚酰胺、聚酰胺（五）超支化聚合物的应用（五）超支化聚合物

9、的应用1、在聚合物改性中的应用、在聚合物改性中的应用（1）、共混以后，熔融粘度降低，作为加工助剂）、共混以后，熔融粘度降低，作为加工助剂（2）、改变共混体系的力学性能和流变性能，）、改变共混体系的力学性能和流变性能， 提高拉伸强度和冲击强度；提高拉伸强度和冲击强度；（3）、有效的低粘度液相增韧剂，可应用于热固）、有效的低粘度液相增韧剂，可应用于热固 性树脂体系性树脂体系2、在涂料中的应用、在涂料中的应用超支化聚合物具有低的熔融粘度和大量可改性的末超支化聚合物具有低的熔融粘度和大量可改性的末端基，使得其在涂料领域有着广阔的应用前景端基，使得其在涂料领域有着广阔的应用前景（1）、减小溶剂，流平剂用

10、量，绿色环保）、减小溶剂，流平剂用量，绿色环保（2）、减小稀释剂，提高物理、化学性能）、减小稀释剂，提高物理、化学性能（3）、增强柔韧性和抗冲击能力）、增强柔韧性和抗冲击能力3、生物医学领域中的应用、生物医学领域中的应用（1）、表面有大量的官能团，经过表面修）、表面有大量的官能团，经过表面修饰可以连接大量药物分子；饰可以连接大量药物分子；（2）、超支化聚合物的分子内部存在着较）、超支化聚合物的分子内部存在着较大的孔腔，可以包埋药物分子，使其分子大的孔腔，可以包埋药物分子，使其分子的载药量大大提高；的载药量大大提高；（3）、在表面官能团上连接具有靶向引导）、在表面官能团上连接具有靶向引导功能的基

11、团，还可以实现药物的靶向控释。功能的基团，还可以实现药物的靶向控释。4、在催化剂领域中的应用、在催化剂领域中的应用（1）、超支化聚合物分子内部的纳米微孔可以）、超支化聚合物分子内部的纳米微孔可以螯合离子、吸附小分子或者作为小分子反应的催螯合离子、吸附小分子或者作为小分子反应的催化活性点，兼具均相催化剂和异相催化剂的优点。化活性点，兼具均相催化剂和异相催化剂的优点。（2）、催化活性点即可在高度支化聚合物表面）、催化活性点即可在高度支化聚合物表面的外围端基上，也可以在高度支化聚合物的中心的外围端基上，也可以在高度支化聚合物的中心核上。核上。（3）、催化剂的固载、回收和重复利用。）、催化剂的固载、回收和重复利用。5、污水处理中的应用、污水处理中