技术文章

Technical articles

当前位置:首页技术文章两亲性嵌段共聚物自组装概述

两亲性嵌段共聚物自组装概述

更新时间:2023-06-27点击次数:614

两亲性嵌段共聚物自组装概述

两亲性嵌段共聚物是指由亲水性嵌段或者是易溶于水的部分和亲油性嵌段或者不溶于水的部分构成的大分子物质。由双功能单体制备的共聚物,按照其单体在聚合物链中的排列顺序又可分为以下四类:周期共聚物,即两种单体在聚合物链中基本按无归排布,但是又受到各自单体聚合活性的影响;交替共聚物,即单体在聚合物中交替分布;接枝共聚物,是一种非线性共聚物,它是指一种单体接枝到另外一种单体的末端,形成树枝状的聚合物;嵌段共聚物:即一种较长的聚合物后嵌入另外一种较长的单体所形成的聚合物。两嵌段聚合物是指含有两种不同长段的聚合单元。

嵌段共聚物的结构丰富多样,并且能在本体或者溶液中自组装形成结构规整、形态各异的聚集体,其有序微结构尺寸变化范围从纳米到微米级不等。在纳米材料,光电子材料、生物医药,催化等领域都有潜在的应用。

这些两亲性嵌段共聚物在在选择性溶剂、表面活性剂和本体溶液中由于发生微相分离而表现出特别的性质。他们在选择性媒介(溶剂或表面活性剂)中发生典型的自组装生成聚集体,如:胶束,微乳球和高分子吸附层。

两亲性嵌段共聚物溶解在其中一个嵌段的选择性溶剂中形成胶束胶体结构。两亲性嵌段共聚物的聚集规律和两亲性小分子表面活性剂在溶液中的聚集规律相似;但是小分子的临界胶束浓度(cmc)远远低于嵌段共聚物的临界胶束浓度。小分子表面活性剂胶束间的链交换动力也比嵌段共聚物胶束间的链交换动力小。这是因为从热力学平衡角度考虑,小分子胶束链容易发生流动。而嵌段共聚物体系的链流动速率较慢。聚合物的分子量高、临界胶束浓度低,容易聚集缠绕而且聚合物胶束核的流动速率很低等因素都会影响聚合物链平衡及链流动速率。不同聚集体系的流动速率也不相同,如有些体系当达到聚集体核的玻璃化转变温度,聚集体也会达到动力学冻结。

嵌段共聚物胶束是由不溶性嵌段形成的核与包围在其外部的可溶性链段形成的壳组成。两亲性嵌段共聚物中相对长的嵌段决定了胶束为星形胶束或者形成平头胶束。若可溶性嵌段比不溶性嵌段长,则形成的胶束为星形胶束。相反,若形成可溶性嵌段比不溶性嵌段短,则形成平头胶束。星形胶束和平头胶束的最大的两个不同点为:胶束的制备过程和形成聚集体的聚集形态。

两亲性嵌段共聚物在溶液中的自组装制备过程主要取决于来其亲水和疏水部分的含量不同,通常认为其制备方法有有三种:

 1.直接溶解法:当亲水段含量较高时,可以采用直接溶解的方法。首先利用热处理或者超声溶解分散的方法,将聚合物均匀的散到溶液中,此时,溶于水的部分形成聚集体的壳,不溶于水的部分形成聚集体的核。

2.温度诱导法:这种方法主要是由于各种嵌段在溶剂中的溶解性随着温度的变化而发生改变。如:温度较低时溶剂为两嵌段的共溶剂,但是随着温度的升高,可能溶剂变为一种嵌段的良溶剂,而变成另一种嵌段的沉淀剂。因而可以通过控制温度得到聚集体胶束。例如:对于两亲性三嵌段共聚物PEO-b-PPO-b-PEO中,常温下PPO不溶于水,但是随着温度的降低,水就变成PPO的良溶剂,而水一直是PEO的良溶剂。所以制备PEO-b-PPO-b-PEO聚合物胶束可以通过在冰水混合物中将聚合物溶解,待充分溶解后将温度缓慢升高到室温,此时PPO嵌段逐渐形成聚集胶束的核,PEO变为聚集胶束的壳,从而得到此三嵌段的胶束聚集体。

3.透析法:此种方法主要应用于当聚合物中输水部分含量较高时,如果直接将聚合物溶解在选择性溶剂中,则不容易形成聚集胶束。此时可以通过先将聚合物溶解物溶解在选择性溶剂中,则不容易形成聚集胶束。此时可以通过先将聚合物溶解在两种嵌段的共溶剂中,然后缓慢加入其中一种嵌段的沉淀剂,但是仍然是另一种嵌段的共溶剂。那么聚合物链就会开始聚集,形成胶束,此后加入大量的选择性溶剂,聚集体胶束发生冻结,最后将聚集胶束透析,使小分子共溶剂被透析除去。形成稳定的聚集胶束。此种方法由TuzarKratochvil49)首先开发应用在聚合物自组装方面,是目前应用比较广泛的一种方法。

杭州新乔生物科技有限公司可提供定制嵌段聚合物:

Homopolymers (linear)

PtBA聚丙烯酸叔丁酯

PMMA聚甲基丙烯酸甲酯

PAA聚丙烯酸

P4VP4-乙烯基吡啶

P2VP2-乙烯基吡啶

PS聚苯乙烯

PNIPAAmN-异丙基丙烯酰胺

 

 

Block Copolymers (linear)

PtBA-b-PS聚丙烯酸叔丁酯-b-聚苯乙烯

PAA-b-PS聚丙烯酸-b-聚苯乙烯

PMMA-b-PS聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯

P4VP-b-PS4-乙烯基吡啶-b-聚苯乙烯

P2VP-b-PS2-乙烯基吡啶-b聚苯乙烯

PEG-b-PtBA聚乙二醇-b-聚丙烯酸叔丁酯

PEG-b-PAA聚乙二醇-b-聚丙烯酸

PEG-b-P4VP聚乙二醇-b-4-乙烯基吡啶

PEG-b-PS聚乙二醇-b-聚苯乙烯

PS-b-PAA-b-PS聚苯乙烯-b-聚丙烯酸-b-聚苯乙烯

PAA-b-PS-b-PAA聚丙烯酸-b-聚苯乙烯-b-聚丙烯酸

P4VP-b-PS-b-P4VP4-乙烯基吡啶-b-聚苯乙烯-b-4-乙烯基吡啶

P2VP-b-PS-b-P2VP2-乙烯基吡啶-b-聚苯乙烯-b-2-乙烯基吡啶

PS-b-P4VP-b-PtBA聚苯乙烯-b-4-乙烯基吡啶-b-聚丙烯酸叔丁酯

PS-b-PAA-b-P4VP聚苯乙烯-b-聚丙烯酸-b-4-乙烯基吡啶

PS-b-PtBA-b-P4VP聚苯乙烯-b-聚丙烯酸叔丁酯-b-4-乙烯基吡啶

PS-b-P4VP-b-PAA聚苯乙烯-b-4-乙烯基吡啶-b-聚丙烯酸

PEG-b-PS-b-P4VP聚乙二醇-b-聚苯乙烯-b-4-乙烯基吡啶

PEG-b-PS-b-PtBA聚乙二醇-b-聚苯乙烯-b-聚丙烯酸叔丁酯

PEG-b-PS-b-PAA聚乙二醇-b-聚苯乙烯-b-聚丙烯酸

PEG-b-PtBA-b-P4VP聚乙二醇-b-聚丙烯酸叔丁酯-b-4-乙烯基吡啶

 PS-PEG

PS-P2VP

PS-P4VP

PS-PMMA

PS-PAA

PEO-PMMA

PEO-P2VP

PEO-P4VP

PEG-PMAA

PEG-PNVP

PEG- PVAc

PS-PMAA

PS-PNVP

PS- PVAc

P2VP-PMAA

P2VP -PNVP

P2VP - PVAc

P4VP -PMAA

P4VP -PNVP

P4VP -PVAc

PAA -PMAA

PAA -PNVP

PAA -PVAc

PtBA -PMAA

PtBA -PNVP

PtBA -PVAc

PNVP-b-PVAc


Star Polymers

PtBA (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

PMMA (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

PAA (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

P4VP (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

P2VP (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

PS (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

PtBA-b-PS (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

PAA-b-PS (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

P4VP-b-PS (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

P2VP-b-PS (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

PS-b-PtBA-b-PS(3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

PS-b-PAA-b-PS (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

PtBA-b-PS-b-PtBA (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

PAA-b-PS-b-PAA (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

P4VP-b-PS-b-P4VP (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

P2VP-b-PS-b-P2VP (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)

PS-b-PtBA-b-P4VP (3 arm, 4 arm, 6 arm, 21 arm)