CN115536790A - 具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用 - Google Patents

具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115536790A
CN115536790A CN202211164844.0A CN202211164844A CN115536790A CN 115536790 A CN115536790 A CN 115536790A CN 202211164844 A CN202211164844 A CN 202211164844A CN 115536790 A CN115536790 A CN 115536790A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
initiator
monomer
star polymer
arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211164844.0A
Other languages
English (en)
Inventor
苏远海
向亮
商敏静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN202211164844.0A priority Critical patent/CN115536790A/zh
Publication of CN115536790A publication Critical patent/CN115536790A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F293/00Macromolecular compounds obtained by polymerisation on to a macromolecule having groups capable of inducing the formation of new polymer chains bound exclusively at one or both ends of the starting macromolecule
    • C08F293/005Macromolecular compounds obtained by polymerisation on to a macromolecule having groups capable of inducing the formation of new polymer chains bound exclusively at one or both ends of the starting macromolecule using free radical "living" or "controlled" polymerisation, e.g. using a complexing agent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/06Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/06Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
    • B01J31/069Hybrid organic-inorganic polymers, e.g. silica derivatized with organic groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/38Polymerisation using regulators, e.g. chain terminating agents, e.g. telomerisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2438/00Living radical polymerisation
    • C08F2438/03Use of a di- or tri-thiocarbonylthio compound, e.g. di- or tri-thioester, di- or tri-thiocarbamate, or a xanthate as chain transfer agent, e.g . Reversible Addition Fragmentation chain Transfer [RAFT] or Macromolecular Design via Interchange of Xanthates [MADIX]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/0831Gold
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/011Nanostructured additives

Abstract

本发明涉及一种具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用。星形聚合物的臂种类至少包含一种热响应臂和一种pH响应臂。制备方法包括以下步骤:制备反应溶液:单体溶液,包括单体、引发剂、链转移剂和溶剂;交联剂溶液B,包括交联剂和溶剂;引发剂溶液C,包括引发剂和溶剂;将单体溶液在加热条件下分别经过毛细管反应器V1和V2,得到线形臂;然后将单体溶液依次与交联剂溶液B和引发剂溶液C汇集,一并进入毛细管反应器V3中加热聚得到星形大分子。与现有技术相比,本发明具有适用单体范围广、可减少间歇操作繁琐的除杂工序、易于规模化生产且催化剂载体的稳定性高等优点。

Description

具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其 连续流微反应制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子合成技术及高分子材料应用领域,具体涉及一种具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用。
背景技术
星形聚合物是一类由中心核辐射出多条线形链(臂)的支链形聚合物,具有官能团多、便于化学改性的特点。聚合物的拓扑结构对其响应性行为会产生重大影响。在星形的拓扑结构中引入对热、pH、压力、光等刺激响应性的结构单元,可以使聚合物对外部刺激表现出灵敏的响应行为,进而设计并定制智能材料。
具有刺激响应功能的星形聚合物可以作为金属纳米粒子的载体,这能避免纳米粒子的团聚,还通过切换外界条件如温度、磁场、光等,改变聚合物载体在反应和分离过程中的溶解度,继而影响纳米粒子的催化效率及回收利用等。因此,定制星形结构的刺激响应聚合物,不仅有望作为载体使金属纳米粒子保持较好的稳定性,还可以通过对臂、核的区域进行修饰,进而在相应的刺激响应可调范围内实现对催化速率的控制。
基于可控自由基聚合技术,能够以“臂先”法实现对星形聚合物臂链长的精确调控,并通过调节臂的类型及含量,使最终的核交联型的星形聚合产物兼有多种线形臂的结构功能特性。现有技术制备星形聚合物往往是在烧瓶或间歇反应釜中进行,但这种合成方式存在着操作复杂、耗时、产量低、成本高等问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一个而提供一种适用单体范围广、可减少间歇操作繁琐的除杂工序、易于规模化生产且催化剂载体的稳定性高的具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用。制备得到的具有刺激响应功能的星形聚合物,并将其作为纳米粒子催化剂的载体,进而用于可控催化领域的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种具有刺激响应功能的星形聚合物,该星形聚合物的臂种类至少包含一种热响应臂和一种pH响应臂。
进一步地,所述热响应臂的单体包括N-异丙基丙烯酰胺、N-乙烯酰胺类、恶唑啉类、乙烯醚类、丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类;所述pH响应臂的单体包括甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸或4-乙烯基吡啶。
一种如上所述的具有刺激响应功能的星形聚合物的连续流微反应制备方法,该方法包括以下步骤:
制备反应溶液:将各组分搅拌混合均匀,并除去反应体系中的氧气;其中,至少一种热响应臂单体溶液A1,包括热响应臂单体、引发剂、链转移剂和溶剂;至少一种pH响应臂单体溶液A2,包括pH响应臂单体、引发剂、链转移剂和溶剂;交联剂溶液B,包括交联剂和溶剂;引发剂溶液C,包括引发剂和溶剂;
将单体溶液A1和单体溶液A2在加热条件下分别经过毛细管反应器V1和V2,得到线形臂;然后将单体溶液A1和单体溶液A2汇集,再依次与交联剂溶液B和引发剂溶液C汇集,一并进入毛细管反应器V3中加热聚得到星形大分子;连续流制备星形聚合物的反应过程,可划分为形成线形臂及形成星形大分子的两步。第一步中通过调节流股中功能单体的种类及流股数目,平行地制备多种线形臂;第二步中通过依次引入交联剂和引发剂的流股,与第一步得到的线形链溶液混合后继续发生偶联反应,从而形成星形大分子产物溶液,机理如图3所示。
将产物溶液纯化处理,得到具有刺激响应功能的星形聚合物。
进一步地,所述的引发剂包括偶氮类引发剂或过氧类引发剂;所述的链转移剂包括二硫代碳酸酯、三硫代碳酸酯或2-[(十二烷硫基)硫代酰基]巯基丙酸;交联剂包括1,6-己二醇二丙烯酸;所述的溶剂包括甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈或乙醇。
进一步地,反应体系中,单体与链转移剂的摩尔比为(10-200):1,链转移剂与引发剂的摩尔比为(3-20):1,交联剂与链转移剂的摩尔比为(2-20):2。
进一步地,单体溶液A1和单体溶液A2中,单体、引发剂和链转移剂用量比为(20-40):1:(0.1-0.2),单体的浓度为0.5-5mol/L;交联剂溶液B中,交联剂的浓度为0.5-5mol/L;引发剂溶液C中,引发剂的浓度为0.5-5mol/L。
进一步地,毛细管反应器V1或V1中的停留时间τ1与毛细管反应器V3中的停留时间τ2之和τ12为1-8h;毛细管反应器V1、V2与毛细管反应器V3体积比为(0.5-1.6):(0.5-1.6):(2-6)。毛细管反应器,材质为聚四氟乙烯(PFA、FEP、ETFE等)或不锈钢材料,内径为0.1-6mm。
进一步地,所述加热的温度为50-100℃,毛细管反应器V3中的反应压力为0-60psi,单体溶液A1、单体溶液A2、交联剂溶液B和引发剂溶液C的体积流量之比为(0.25-1):(0.4-1):(0.4-0.5):(0.4-0.5)。
一种星形聚合物/金属纳米粒子复合物,该复合物采用以下方法制备:向如上所述的具有刺激响应功能的星形聚合物再加入金属酸或盐配成溶液,负载上金属纳米粒子,得到星形聚合物/金属纳米粒子复合物。金属纳米粒子包括但不限于Au、Ag、Pd、Pt等。
一种如上所述的星形聚合物/金属纳米粒子复合物的应用,该复合物应用于可控催化的领域。适用的催化反应包括但不限于对硝基苯酚的还原反应、烷烃的氧化反应、Suzuki或Heck偶联反应等。
与现有技术相比,本发明成功地将连续流反应技术应用到功能星形聚合物的可控制备中,为批量制备具有复杂结构的大分子建立了普适性的方法。星形聚合物具有所设计的臂组成,能够表现出温度、pH等多重响应特性,并在负载上金属纳米粒子后,仍具有刺激响应的功效,这适用于可控调节催化反应速率及催化剂的还原回收等。
附图说明
图1为本发明连续流制备星形聚合物的装置示意图;
图2为星形聚合物负载金属纳米粒子并用于催化反应的机理示意图;
图3为制备刺激响应星形聚合物的反应机理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用,星形聚合物的臂种类至少包含一种热响应臂和一种pH响应臂。制备热响应臂的单体的可选范围包括但不限于N-异丙基丙烯酰胺、N-乙烯酰胺类、恶唑啉类、乙烯醚类、(甲基)丙烯酸酯类,制备pH响应臂的单体可选范围包括但不限于(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸、4-乙烯基吡啶。引发剂为偶氮类引发剂或过氧类引发剂中的一种,链转移剂为二(三)硫代碳酸酯中的一种,交联剂包括但不限于1,6-己二醇二丙烯酸等。如图1所示,合成步骤如下:
(1)制备反应溶液:将各组分搅拌混合均匀后进行除氧处理。反应溶液主要分为三类:反应溶液A,含有功能单体、引发剂、链转移剂、溶剂;反应溶液B,含有交联剂、溶剂;反应溶液C,含有引发剂、溶剂;对于反应溶液A,单体的浓度为0.5-5mol/L;按摩尔比计,单体:链转移剂=10-200:1,链转移剂:引发剂=3-20:1,交联剂:链转移剂=2-20:2。溶剂可以是四氢呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、乙腈等常见有机溶剂,以能保证整个反应过程为均相体系为佳。
(2)将各种反应溶液转移至注射泵的储液池中,设置一定的流量,比如0.1-10mL/h。反应溶液A先在加热条件下得到至少两种线形臂的溶液;然后通过三通汇集,再分别与反应溶液B和C汇集后,进入具有一定长度的毛细管微反应器,热聚后得到星形大分子。在2个总停留时间后,于管末端收集产物溶液;背压阀置于毛细管末端前,调节压力为0-60psi以防止高温时溶剂挥发。在毛细管末端收集产物溶液并分离纯化后,即可得到星形聚合物。反应总停留时间为1-8h,反应温度为50-100℃。
(3)将产物溶液除去溶剂后纯化,即得到含有热响应臂和pH响应臂的刺激响应功能星形聚合物,再加入金属酸或盐配成溶液,搅拌混合后,通过聚合物与金属离子的化学键作用,即可以吸附还原金属离子为零价态,从而负载上金属纳米粒子,如图2所示。相关的星形聚合物/金属纳米粒子复合物能应用于可控催化的领域。金属纳米粒子包括但不限于Au、Ag、Pd、Pt等,适用的催化反应包括但不限于对硝基苯酚的还原反应、烷烃的氧化反应、Suzuki或Heck偶联反应等。
实施例1
一种具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用,连续制备以聚(丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯)为热响应臂,聚(丙烯酸二甲氨基乙酯)为pH响应臂的星形聚合物,用于负载Au纳米粒子,包括以下步骤:
配制摩尔比为丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=40:1:0.2,单体浓度为1mol/L的反应溶液;配制摩尔比为丙烯酸二甲氨基乙酯:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=40:1:0.2,单体浓度为1mol/L的反应溶液;配制1,6-己二醇二丙烯酸酯浓度为1mol/L的交联剂溶液B;配制偶氮二异丁腈浓度为1mol/L的引发剂溶液C。两种单体溶液均以0.5mL/h的流量分别通过1mL的PFA毛细管,在τ1=2h,80℃的加热条件下合成线形臂溶液,随后通过三通汇集,并依次注入反应溶液B、C,流量均为0.5mL/h。四股溶液混合后进入4mL的PFA毛细管,在总流量Q2=2.0mL/h,τ2=2h,80℃的加热条件下制备星形聚合物溶液。待2个停留时间后,于出口处收集稳态产物溶液,用正己烷沉淀三次,真空干燥后继续透析纯化。
1H NMR测得星形聚合物含有两种单体及交联剂的结构单元,GPC测得星形聚合物的产率为90%。该星形聚合物的最低临界溶解温度(LCST)为46℃,可原位还原并负载Au纳米粒子,表现为复合物在525nm处的紫外波长有特征峰,并用于催化对硝基苯酚/硼氢化钠的还原反应。
实施例2
一种具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用,连续制备以聚(丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯-共聚-聚乙二醇甲醚丙烯酸酯)为热响应臂,聚(丙烯酸二甲氨基乙酯)为pH响应臂的星形聚合物,用于负载Au纳米粒子,包括以下步骤:
配制摩尔比为丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯:聚乙二醇甲醚丙烯酸酯:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=36:4:1:0.2,热响应臂的单体总浓度为1mol/L的反应溶液;配制摩尔比为丙烯酸二甲氨基乙酯:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=40:1:0.2,单体浓度为1mol/L的反应溶液;配制1,6-己二醇二丙烯酸酯浓度为1mol/L的交联剂溶液B;配制偶氮二异丁腈浓度为1mol/L的引发剂溶液C。两种单体溶液均以0.5mL/h的流量分别通过1mL的PFA毛细管,在τ1=2h,80℃的加热条件下合成线形臂溶液,随后通过三通汇集,并依次注入反应溶液B、C,流量均为0.5mL/h。四股溶液混合后进入4mL的PFA毛细管,在总流量Q2=2.0mL/h,τ2=2h,80℃的加热条件下制备星形聚合物溶液。待2个停留时间后,于出口处收集稳态产物溶液,用正己烷沉淀三次,真空干燥后继续透析纯化。
1H NMR测得星形聚合物含有三种单体及交联剂的结构单元,GPC测得星形聚合物的产率为89%。该星形聚合物的最低临界溶解温度(LCST)为50℃,可原位还原并负载Au纳米粒子,表现为复合物在525nm处的紫外波长有特征峰,并用于催化对硝基苯酚/硼氢化钠的还原反应。
实施例3
一种具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用,连续制备以聚(N-异丙基丙烯酰胺)为热响应臂,聚(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)为pH响应臂的星形聚合物,用于负载Pd纳米粒子,包括以下步骤:
配制摩尔比为N-异丙基丙烯酰胺:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=40:1:0.2,单体浓度为1mol/L的反应溶液;配制摩尔比为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=40:1:0.2,单体浓度为1mol/L的反应溶液;配制1,6-己二醇二丙烯酸酯浓度为1mol/L的交联剂溶液B;配制偶氮二异丁腈浓度为1mol/L的引发剂溶液C。两种单体溶液均以0.5mL/h的流量分别通过1mL的PFA毛细管,在τ1=2h,80℃的加热条件下合成线形臂溶液,随后通过三通汇集,并依次注入反应溶液B、C,流量均为0.5mL/h。四股溶液混合后进入4mL的PFA毛细管,在总流量Q2=2.0mL/h,τ2=2h,80℃的加热条件下制备星形聚合物溶液。待2个停留时间后,于出口处收集稳态产物溶液,用正己烷沉淀三次,真空干燥后继续透析纯化。
1H NMR测得星形聚合物含有两种单体及交联剂的结构单元,GPC测得星形聚合物的产率为88%。该星形聚合物的最低临界溶解温度(LCST)为35℃,可原位还原并负载Pd纳米粒子,表现为复合物在280nm处的紫外波长有特征峰,并用于催化碘苯/丙烯酸正丁酯的Heck偶联反应。
实施例4
一种具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用,连续流制备以聚(N-异丙基丙烯酰胺)为热响应臂,聚(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)为pH响应臂的星形聚合物,用于负载Pd纳米粒子,包括以下步骤:
配制摩尔比为N-异丙基丙烯酰胺:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=40:1:0.2,单体浓度为1mol/L的反应溶液;配制摩尔比为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=40:1:0.2,单体浓度为1mol/L的反应溶液;配制1,6-己二醇二丙烯酸酯浓度为1mol/L的交联剂溶液B;配制偶氮二异丁腈浓度为1mol/L的引发剂溶液C。两种单体溶液均以0.5mL/h的流量分别通过1mL的PFA毛细管,在τ1=2h,80℃的加热条件下合成线形臂溶液,随后通过三通汇集,并依次注入反应溶液B、C,流量均为0.5mL/h。四股溶液混合后进入2mL的PFA毛细管,在总流量Q2=2.0mL/h,τ2=1h,80℃的加热条件下制备星形聚合物溶液。待2个停留时间后,于出口处收集稳态产物溶液,用正己烷沉淀三次,真空干燥后继续透析纯化。
1H NMR测得星形聚合物含有两种单体及交联剂的结构单元,GPC测得星形聚合物的产率为85%。该星形聚合物的最低临界溶解温度(LCST)为35℃,可原位还原并负载Pd纳米粒子,表现为复合物在280nm处的紫外波长有特征峰,并用于催化碘苯/丙烯酸正丁酯的Heck偶联反应。
实施例5
一种具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用,连续流制备以聚(N-异丙基丙烯酰胺)及聚(丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯)为热响应臂,聚(4-乙烯基吡啶)为pH响应臂的星形聚合物,用于负载Au纳米粒子,包括以下步骤:
配制摩尔比为N-异丙基丙烯酰胺:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=40:1:0.2,单体浓度为1mol/L的反应溶液;配制丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=40:1:0.2,单体浓度为1mol/L的反应溶液;配制摩尔比为4-乙烯基吡啶:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=40:1:0.2,单体浓度为1mol/L的反应溶液;配制1,6-己二醇二丙烯酸酯浓度为1mol/L的交联剂溶液B;配制偶氮二异丁腈浓度为1mol/L的引发剂溶液C。三种单体溶液均以0.5mL/h的流量分别通过1mL的不锈钢毛细管,在τ1=2h,80℃的加热条件下合成线形臂溶液,随后通过三通汇集,并依次注入反应溶液B、C,流量均为0.5mL/h。四股溶液混合后进入5mL的不锈钢毛细管,在总流量Q2=2.5mL/h,τ2=2h,80℃的加热条件下制备星形聚合物溶液。待2个停留时间后,于出口处收集稳态产物溶液,用正己烷沉淀三次,真空干燥后继续透析纯化。
1H NMR测得星形聚合物含有三种单体及交联剂的结构单元,GPC测得星形聚合物的产率为90%。该星形聚合物的最低临界溶解温度(LCST)为39℃,可原位还原并负载Au纳米粒子,表现为复合物在525nm处的紫外波长有特征峰,并用于催化二甲基苯基硅烷的氧化反应。
实施例6
一种具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用,连续流制备以聚(N-异丙基丙烯酰胺)为热响应臂,聚(4-乙烯基吡啶)为pH响应臂的星形聚合物,用于负载Pd纳米粒子,包括以下步骤:
配制摩尔比为N-异丙基丙烯酰胺:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=20:1:0.2,单体浓度为1mol/L的反应溶液;配制摩尔比为4-乙烯基吡啶:2-((十二烷硫基)硫代酰基)巯基丙酸:偶氮二异丁腈=20:1:0.2,单体浓度为1mol/L的反应溶液;配制1,6-己二醇二丙烯酸酯浓度为1mol/L的交联剂溶液B;配制偶氮二异丁腈浓度为1mol/L的引发剂溶液C。两种单体溶液均以0.5mL/h的流量分别通过1mL的PFA毛细管,在τ1=2h,80℃的加热条件下合成线形臂溶液,随后通过三通汇集,并依次注入反应溶液B、C,流量均为0.5mL/h。四股溶液混合后进入6mL的PFA毛细管,在总流量Q2=2.0mL/h,τ2=3h,60℃的加热条件下制备星形聚合物溶液。待2个停留时间后,于出口处收集稳态产物溶液,用正己烷沉淀三次,真空干燥后继续透析纯化。1H NMR测得星形聚合物含有两种单体及交联剂的结构单元,GPC测得星形聚合物的产率为82%。该星形聚合物的最低临界溶解温度(LCST)为35℃,可原位还原并负载Pd纳米粒子,表现为复合物在280nm处的紫外波长有特征峰,并用于催化碘苯/丙烯酸正丁酯的Heck偶联反应。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有刺激响应功能的星形聚合物,其特征在于,该星形聚合物的臂种类至少包含一种热响应臂和一种pH响应臂。
2.根据权利要求1所述的一种具有刺激响应功能的星形聚合物,其特征在于,所述热响应臂的单体包括N-异丙基丙烯酰胺、N-乙烯酰胺类、恶唑啉类、乙烯醚类、丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类;所述pH响应臂的单体包括甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸或4-乙烯基吡啶。
3.一种如权利要求1或2所述的具有刺激响应功能的星形聚合物的连续流微反应制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
制备反应溶液:将各组分搅拌混合均匀,并除去反应体系中的氧气;其中,至少一种热响应臂单体溶液A1,包括热响应臂单体、引发剂、链转移剂和溶剂;至少一种pH响应臂单体溶液A2,包括pH响应臂单体、引发剂、链转移剂和溶剂;交联剂溶液B,包括交联剂和溶剂;引发剂溶液C,包括引发剂和溶剂;
将单体溶液A1和单体溶液A2在加热条件下分别经过毛细管反应器V1和V2,得到线形臂;然后将单体溶液A1和单体溶液A2汇集,再依次与交联剂溶液B和引发剂溶液C汇集,一并进入毛细管反应器V3中加热聚得到星形大分子;
将产物溶液纯化处理,得到具有刺激响应功能的星形聚合物。
4.根据权利要求3所述的一种具有刺激响应功能的星形聚合物的连续流微反应制备方法,其特征在于,所述的引发剂包括偶氮类引发剂或过氧类引发剂;所述的链转移剂包括二硫代碳酸酯、三硫代碳酸酯或2-[(十二烷硫基)硫代酰基]巯基丙酸;交联剂包括1,6-己二醇二丙烯酸;所述的溶剂包括甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈或乙醇。
5.根据权利要求3所述的一种具有刺激响应功能的星形聚合物的连续流微反应制备方法,其特征在于,反应体系中,单体与链转移剂的摩尔比为(10-200):1,链转移剂与引发剂的摩尔比为(3-20):1,交联剂与链转移剂的摩尔比为(2-20):2。
6.根据权利要求3所述的一种具有刺激响应功能的星形聚合物的连续流微反应制备方法,其特征在于,单体溶液A1和单体溶液A2中,单体、引发剂和链转移剂用量比为(20-40):1:(0.1-0.2),单体的浓度为0.5-5mol/L;交联剂溶液B中,交联剂的浓度为0.5-5mol/L;引发剂溶液C中,引发剂的浓度为0.5-5mol/L。
7.根据权利要求3所述的一种具有刺激响应功能的星形聚合物的连续流微反应制备方法,其特征在于,毛细管反应器V1或V1中的停留时间τ1与毛细管反应器V3中的停留时间τ2之和τ12为1-8h;毛细管反应器V1、V2与毛细管反应器V3体积比为(0.5-1.6):(0.5-1.6):(2-6)。
8.根据权利要求3所述的一种具有刺激响应功能的星形聚合物的连续流微反应制备方法,其特征在于,所述加热的温度为50-100℃,毛细管反应器V3中的反应压力为0-60psi,单体溶液A1、单体溶液A2、交联剂溶液B和引发剂溶液C的体积流量之比为(0.25-1):(0.4-1):(0.4-0.5):(0.4-0.5)。
9.一种星形聚合物/金属纳米粒子复合物,其特征在于,该复合物采用以下方法制备:向如权利要求1或2所述的具有刺激响应功能的星形聚合物再加入金属酸或盐配成溶液,负载上金属纳米粒子,得到星形聚合物/金属纳米粒子复合物。
10.一种如权利要求9所述的星形聚合物/金属纳米粒子复合物的应用,其特征在于,该复合物应用于可控催化的领域。
CN202211164844.0A 2022-09-23 2022-09-23 具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用 Pending CN115536790A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211164844.0A CN115536790A (zh) 2022-09-23 2022-09-23 具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211164844.0A CN115536790A (zh) 2022-09-23 2022-09-23 具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115536790A true CN115536790A (zh) 2022-12-30

Family

ID=84729198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211164844.0A Pending CN115536790A (zh) 2022-09-23 2022-09-23 具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115536790A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zaquen et al. Polymer synthesis in continuous flow reactors
CN102702421B (zh) 一种单分散聚合物功能微球的光化学制备方法
JP3270166B2 (ja) ビニルモノマーの連続的重合法
JP2002544309A (ja) ビーズポリマーの製造方法
CN106632925A (zh) 一种具有pH和温度敏感性的两亲性多嵌段共聚物的制备方法
CN101633712A (zh) 可点击的温度/pH-敏感性微凝胶
CN103130951A (zh) 一种微反应器中自由基聚合制备P(SMA-co-DM)的方法
CN109942733A (zh) 一种连续流动合成聚合物的方法
CN115536790A (zh) 具有刺激响应功能的星形聚合物/金属纳米粒子复合物及其连续流微反应制备方法和应用
KR20060058688A (ko) 라디칼 중합체의 제조방법 및 미세 화학반응장치
Qin et al. Continuous and green microflow synthesis of azobenzene compounds catalyzed by consecutively prepared tetrahedron CuBr
CN109293827B (zh) 珠状阳离子聚丙烯酰胺类助留剂的制备方法及其对纸浆浆料的助留应用
CN107529535A (zh) 二茂铁基聚甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物材料的制备方法
JP4009752B2 (ja) 狭い粒径分布を有する自己活性化ポリマー粒子及びその製造方法
CN111875731B (zh) 一种多孔高荧光聚丙烯酸酯微球及其制备方法
CN110028611B (zh) 一种单分散壳核式聚苯乙烯微球及其制备方法
CN113501894B (zh) 基于光催化的甲基丙烯酸酯类共聚物及医用光学高聚物
CN105622815A (zh) 卟啉钴催化丙烯酰胺进行乳液聚合制备纳米微球聚丙烯酰胺的方法
KR100257293B1 (ko) 다공성 중합체 입자의 제조방법
CN111978461B (zh) 一种水性功能性丙烯酸树脂及其制备方法
JP6675492B2 (ja) アクリル酸エステルの液相の調製方法
CN103483477A (zh) 单分散表面链转移活性功能化聚合物微球的制备方法
JPH03137104A (ja) 環状管重合法及びその反応器
CN115521402A (zh) 一种基于连续流微反应制备星形聚合物的方法
CN107163203B (zh) 一种多形貌有机纳米粒子及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination