超支化聚酯的合成及应用研究进展_张海波

超支化聚合物的合成方法和应用前景超支化聚合物（hyperbranched polymers）是一种具有极高枝数和部分无序性的高分子聚合物。

它们具有众多的分支和极为复杂的分子结构，其在理化性质和应用领域上展现出独特而广泛的优势。

本文将介绍超支化聚合物的合成方法，并探讨其在各个领域中的应用前景。

一、超支化聚合物的合成方法超支化聚合物的合成方法多种多样，常用的主要有自由基聚合法、迭代法和“核-壳”结构法等。

1. 自由基聚合法自由基聚合法是合成超支化聚合物最常用的方法之一。

它通过引入聚合度较高的核心物质和大量的向外生长的分支来实现超支化结构的形成。

通常采用的反应体系包括核心化合物、单体和引发剂。

反应过程中，核心化合物首先通过自由基聚合反应引发单体的聚合，单体分子在核心化合物表面进行连续聚合反应，最终形成超支化聚合物。

2. 迭代法迭代法是一种逐步生长的合成方法，通过不断地进行聚合反应来生成三维网络架构。

迭代法的优势在于可以精确控制分子架构和枝数，从而获得理想的超支化聚合物产品。

迭代法合成超支化聚合物的过程中，每一次聚合都会引发下一轮的反应，直到达到所需的分子结构。

3. “核-壳”结构法“核-壳”结构法是指将小颗粒状的超支化聚合物作为核心物质，通过表面修饰和功能化来包覆其他材料。

这种方法可以使超支化聚合物在化学、生物和医学等领域中发挥独特的性能和应用。

通过合适的修饰和功能化手段，可以使超支化聚合物具有药物缓释、生物传感和纳米催化等特性，实现更广泛的应用。

二、超支化聚合物的应用前景超支化聚合物由于其特殊的分子结构和良好的性能，在众多领域中具有广阔的应用前景。

1. 材料科学超支化聚合物在材料科学领域有着广泛的应用。

其独特的分子结构和性质使得其成为制备新型复合材料、功能材料和纳米材料的理想选择。

通过控制超支化聚合物的分支数和分子结构，在材料的机械强度、导电性能、热稳定性等方面可以得到显著的提高。

2. 生物医学超支化聚合物在生物医学领域中具有重要的应用潜力。

超支化聚合物材料的合成与应用超支化聚合物材料是一种具有特殊分子结构的高分子材料，由于其独特的性能和多样的应用领域，近年来备受关注。

本文将探讨超支化聚合物材料的合成方法以及其在不同领域的应用。

一、超支化聚合物材料的合成方法1.1 自由基聚合法自由基聚合法是一种常用的合成超支化聚合物的方法。

这种方法通常通过引入多官能团单体来引发自由基聚合反应，并利用交联剂连接单体分子，形成三维高分子网络结构。

自由基聚合法合成的超支化聚合物材料具有良好的热稳定性和机械性能。

1.2 离子聚合法离子聚合法是一种利用正离子或负离子进行聚合反应的方法。

这种合成方法可以控制聚合过程中聚合度和分子结构的分布，从而得到具有特定性能的超支化聚合物材料。

例如，通过调整离子聚合反应的溶剂和温度，可以制备出具有不同孔隙结构和比表面积的超支化聚合物。

1.3 点阵聚合法点阵聚合法是一种利用模板分子在聚合过程中形成点阵结构的方法。

通过选择合适的模板分子和单体，可以合成出具有高度有序结构和特殊功能的超支化聚合物材料。

点阵聚合法合成的超支化聚合物具有较大的孔隙尺寸和高的孔隙度，可应用于催化剂、吸附剂等领域。

二、超支化聚合物材料的应用领域2.1 环境污染治理超支化聚合物材料由于其良好的吸附性能和稳定性，被广泛应用于环境污染治理领域。

例如，通过改性超支化聚合物材料吸附剂，可以高效地去除废水中的重金属离子和有机物污染物，具有良好的应用前景。

2.2 电子器件超支化聚合物材料在电子器件领域也有广泛的应用。

由于其低介电常数和高绝缘性能，超支化聚合物材料常用于制备电容器、绝缘层和光学波导等元件。

此外，超支化聚合物材料还可作为电子器件中的填充材料，改善器件的可靠性和稳定性。

2.3 药物传递超支化聚合物材料在药物传递领域具有广泛的应用前景。

由于其多孔结构和高比表面积，超支化聚合物材料可作为药物载体，控制药物的释放速率和方向，提高药物的生物利用度和疗效。

2.4 功能性涂料超支化聚合物材料通过控制其分子结构和交联方式，可制备出具有特殊功能的涂料。

超支化聚合物的机理和应用分析超支化聚合物是一种具有三维结构的高分子化合物，其分子链中存在多个分支，这些分支以树状结构组合在一起，形成复杂的网络结构。

超支化聚合物的机理和应用非常广泛，下面将介绍其中的一些方面。

超支化聚合物的制备通常采用两种方法：自由基聚合和离子聚合。

自由基聚合是将单体依靠自由基引发剂进行聚合，并不断引入分支单体进行反应造成化学反应来形成超支化聚合物，而离子聚合则是在离子发生器的作用下不断加入单体和聚合剂在离子聚合反应的作用下形成超支化聚合物。

超支化聚合物的设计和合成基于多分子反应，各种单体和共聚反应在空间上进行协同进化。

这种协同进化能够产生一系列不同的重复单元的随机密排组合结构，进而形成了超支化的多分支结构。

超支化聚合物的结构特点是具有极高的链分子交叉密度，分子内部分支的数量增加，结构更加紧密，马索剧强度更高。

1. 医疗用途：超支化聚合物可以作为人工组织的构建材料，用于细胞培养和组织工程方面。

超支化聚合物的独特结构可以提供类似于天然细胞外基质，能够模拟真实的生理环境，促进细胞的生长和扩散。

2. 膜材料：超支化聚合物可以作为特殊的膜材料，用于过滤和分离领域。

与传统的膜材料相比，超支化聚合物膜具有更高的通量和选择性。

此外，超支化聚合物膜还可以应用于反渗透、超滤和微滤等。

3. 功能材料：超支化聚合物可以通过改变其化学结构和功能化修饰来得到不同的功能材料。

例如，加入羟基、氟基或磺酸基等官能团可以使超支化聚合物具有抗菌、抗污染、阻隔和吸附等特殊性能。

总的来说，超支化聚合物具有广泛的应用前景和重要的科学价值。

随着人们对高分子化合物的理解和控制的能力不断提高，相信超支化聚合物在未来将会有更多的应用。

DOI:10.3969/j.issn.1009-1815.2011.03.003第29卷第3期2011年9月胶体与聚合物Chinese Journal of Colloid &polymer Vol.29No.3Sep.2011超支化聚合物是最近十几年发展起来具有三维结构和大量端基、低链缠结，以及高溶解性、低粘度、流变性好、强化学反应活性等许多线型聚合物所不具有的特殊性能，被视为21世纪聚合物科学发展的重要方向，在聚合物改性、药物释放体系、涂料、胶粘剂、高分子液晶等许多领域显示出诱人的应用前景[1~3]。

水性聚氨酯（PU ）在制备的过程中以水为分散介质，不但降低了生产成本，同时也降低了制备此类材料时对环境的污染。

但大多数水性PU 聚合物都是线形大分子，作为涂料或胶粘剂使用时，成膜后的力学性能和耐水性较差，使其在应用上受到了限制。

端羟基超支化聚合物作为超支化聚合物的一种，由于结构中含有大量的羟基，与异氰酸酯的化学反应活性高，应用于PU 的制备中会赋予其新的性能[4]。

因此，将超支化聚合物和水性PU 相结合，制备出超支化水性PU 兼具超支化结构和水性PU 的优点，有望得到综合性能优异的水性PU 材料。

本文通过分子设计，以甲基丙烯酸甲酯与二乙醇胺反应合成出AB 2型单体，再引入中心核三乙醇胺，通过控制反应条件，利用“一步法”合成出了一种端羟基超支化聚酯，并以之为交联剂在水性PU 大分子链的硬段中形成交联结构，制备出了超支化水性PU 分散液，表征了所制备的超支化聚酯的结构，测定了所得的超支化聚酯和水性PU 分散液成膜后的相关性能。

1实验部分1.1原料甲基丙烯酸甲酯(MMA)，二乙醇胺(DEA)，对甲苯磺酸，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；聚氧化丙烯二元醇（GE220，羟值：56mgKOH/g ），工业品，上海高桥石化厂，使用前在100～120℃下真空干燥2h ；二羟甲基丙酸(DMPA)，瑞士Perstop 公司，工业品，使用前经60℃真空脱水1天；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，德国Huls 公司，工业品；其它原料均为化学纯试剂。

超支化聚合物的制备和应用研究近年来，高分子化学中最引人注目的发展之一就是超支化聚合物的诞生和广泛应用。

超支化聚合物是一种新型的高分子化合物，具有分子量高、稳定性好、结构稠密等特点，在材料科学、医学、生物科学等多个领域展示了广泛的应用前景。

一．超支化聚合物的制备方法超支化聚合物的制备方法通常采用交联聚合反应。

具体方法可以分为“点静态”法、“点动态”法和“链端”法三种。

1. “点静态”法所谓“点静态”，是指高分子的交联反应在蒸发溶剂中进行。

这种方法特别适用于制备在有机溶剂中不溶的超支化聚合物，调节交联反应的程度，可以制造具有松散的聚合物基体和平均分散的副产物。

2. “点动态”法“点动态”法的区别在于，高分子的交联反应是在肼或草酰氨等介质中进行的，更利于产生紧密的团簇结构。

这种方法可以制造出具有很高的分子密度和几乎不含副产物的聚合物。

3. “链端”法这种方法是指在聚合物化合物的链端加入具有交联反应基团的化合物（如乙烯二醇二甲基丙烯酸酯），以完成聚合反应。

这种方法能够制造非常有效的聚合物交联结构，单分散度高，化学亲和力和它们的梳状结构让它们极为适用于某些材料和生物科学领域。

二．超支化聚合物的应用1. 材料科学领域超支化聚合物的材料科学应用极其广泛，例如可制作三维微纳结构，作为生物基质、致密纳米膜、分离膜、纳米阵列及像半导体中的电子传输层等结构。

超支化聚合物还可以被用于生物材料，例如可作为医学上的降解性聚合物，如在只需要短时间内释放多种药物的情况下。

最重要的是，这些聚合物可以被制造成吸附到特定分子的材料。

它们可以被制成大小不一的纤维材料，也可以用于头包（headspace）分析，即彻底压缩，将气体被吸附在一种材料上用来检测信号。

2. 医学领域超支化聚合物在医学方面的应用也是非常多样的，例如可以做成各种类型的医疗器械，如人工关节、心脏瓣膜和血管、植入物和其它各种器官等。

由于其生物相容性强，可以提供更好的生物支持，甚至被用于（危重）病人的毛细红细胞及其它液体的替代品。

超支化聚合物的机理和应用分析超支化聚合物是一种具有特殊结构和性能的高分子材料，在近年来得到了广泛的关注和研究。

它不仅具有传统线性聚合物的特性，还具有分枝和交联等结构特征，因而具有较高的力学性能、温度稳定性和化学稳定性。

本文将从超支化聚合物的机理和应用两方面进行分析，以期为读者提供更深入的了解。

1. 超支化聚合物的机理超支化聚合物是通过合成方法制备而成的一种高分子材料，其机理主要包括自由基聚合、离子聚合和环氧树脂交联等多种方式。

自由基聚合是指通过引发剂在单体分子之间形成自由基，并且自由基之间可以进行链增长反应的聚合过程。

通常采用的引发剂包括过氧化苯乙烯、过氧化叔丁基和自由基引发剂等。

在聚合反应过程中，自由基之间的化学键可以不断连接，形成线性、分枝或者交联结构。

离子聚合是指通过引发剂在单体分子中引发阴离子或者阳离子的聚合反应。

与自由基聚合相比，离子聚合反应的速率通常更快，且可以在常温下进行。

常见的引发剂包括溴化铜、氧化铝和硫酸铜等。

在离子聚合反应中，单体分子之间可以形成大量的离子键，从而形成超支化结构。

环氧树脂交联是指通过自由基引发剂在聚合物中引发环氧树脂的开环反应，形成交联结构。

环氧树脂分子具有多个环氧基团，可以与其他分子中的羟基或胺基发生反应，从而形成交联网络。

这种交联结构可以使得超支化聚合物具有更高的力学性能和热稳定性。

超支化聚合物的机理是通过引发剂在单体分子之间引发聚合反应，从而形成特殊的结构和性能。

不同的聚合方式会导致不同的结构特征，因此可以通过控制聚合条件和合成方法来制备具有特定性能的超支化聚合物。

超支化聚合物以其特殊的结构和性能在许多领域具有广泛的应用前景，主要包括纳米材料、涂料、增强材料和医用材料等。

在纳米材料中，超支化聚合物常常用作纳米载体材料，可以帮助纳米颗粒在生物体内、溶液中或者固体表面上的分散和稳定。

其分支或者交联结构可以增加纳米材料与其他物质之间的物理吸附和化学结合，从而提高纳米材料的利用率和稳定性。

超支化聚合物研究进展( 超支化聚合物的合成赵辉1,2,罗运军1*,宋海香1(1 北京理工大学材料科学与工程学院,北京100081;2 开封大学,河南开封475004摘要:综述了超支化聚合物合成方法的最新研究进展。

关键词:超支化聚合物;合成;结构;性质中图分类号:T Q316 64 文献标识码:A 文章编号:1002-7432(200405-0031-041 引言早在20世纪50年代Flory [1]就提出了超支化大分子的概念,首先在理论上描述了AB x 型单体分子间无控缩聚制备超支化大分子的可能性,并与线型高分子和交联高分子进行了比较。

Flory 指出由于具有超支化结构,这类高分子将具有很宽的分子质量分布,并且无缠绕、不结晶。

因此,这类超支化聚合物材料的力学强度不高,所以当时并未引起足够的重视。

1987年Kim [2]申请了制备超支化大分子的专利,1988年在洛杉矶美国化学会上公布了这一成果[3],1990年发表了关于超支化聚苯的论文并创造了!超支化∀(hyperbranched这一名词,并逐渐成为聚合物化学中的1个重要的分支。

超支化聚合物独特的魅力在于其具有大量的高度支化的三维球状结构的端基,分子之间无缠绕和高溶解性、低粘度、高的化学反应活性等性质。

由于各种优异的性质和简单的制备方法,超支化大分子在许多领域里都显示出其诱人的应用前景。

特别是在作为添加剂改善工程塑料及其他热固性聚合物的韧性等性质的应用[1~5],越来越受到人们的重视。

从第1次有意识地成功合成超支化聚合物至今已有十多年,并且已经取得了重大进展,使之成为合成化学中的1个新的热点而广受关注。

本文重点综述超支化聚合物合成。

2 超支化聚合物合成目前,超支化大分子的合成方法除研究得比较成熟的一步缩聚法外,近年来又发展了一些新的合成方法。

下面就文献中报道过的一些超支化聚合物的合成方法进行简单的介绍。

2 1 逐步聚合通常,超支化聚合物的合成可分为无控制增长!一步法∀和逐步控制增长!准一步法∀。

超支化聚酯摘要综述了超支化聚酯的合成方法并且介绍超支化聚酯在涂料、树脂改性、高分子薄膜、以及其他方面的一些应用。

关键词超支化聚酯合成应用超支化聚合物简而言之是具有指高度支化结构的聚合物。

相比树枝状高分子超支化聚合物分子结构有许多缺陷并不像树枝状高分子样有完美的球状支化结构。

因此超支化聚酯合成方法相对于树枝状聚合物简单更容易得到广泛应用和工业化生产。

而超支化聚酯是超支化聚合物中合成较早、合成工艺较为成熟、应用性强的一种典型超支化聚合物。

超支化聚酯主要连接基团也为酯基但由于其高度支化的结构、大量的端基官能团、分子内存在空腔的结构特点使其又表现出与线型聚酯化合物不同的性能。

超支化聚酯具有良好流动性、较普通聚酯低的粘度以及良好的流动性能[1]。

1、超支化聚酯的合成超支化聚合物的合成按过程来分可分为准一步法和一步法[2]。

准一步法是指将部分反应单体和催化剂先加入反应釜反应，反应一段时间后再加入剩余的单体和催化剂，优点是聚合物分子量分布较窄[3]。

一步法是指将所需的单体、催化剂一次性投入反应釜合成目标产物，合成方法简单，但所得聚合物的分子量分布较宽，通过加入核单体的方法可降低其分子量分布，即所谓的“有核一步法”。

超支化聚酯的合成按反应方式大体主要有Abx型单体自缩合、多官能度单体共聚合以及多支化开环聚合等。

1.1ABx型单体自缩合ABx型单体自缩聚是合成超支化聚酯最常用的方法，单体中同时包含A和B两种官能团，且两者之间发生化学反应而形成酯基。

其反应历程如下所示：1.2多官能度单体共聚合多官能度单体的共聚合是指利用An+Bm两种单体直接进行共聚反应的方法。

多官能度单体（其中一种n>2）的缩聚反应容易形成凝胶的网络结构，因此想要得到超支化聚酯必须在其凝胶点之前停止反应。

采用多官能度的单体反应的优点是可以不用先得到ABx类型的单体。

这种方法常用的单体是A2+B3型，这种组合单体共聚是往往先生成AB2结构的中间体。

基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.20334030,No.50403024);作者简介:张传海(1984-),男,中国科学院研究生院硕士研究生,主要从事聚烯烃功能化的研究。

*通讯作者:Email:zhangly@超支化聚合物制备方法的研究进展张传海a ,李化毅b ,张明革b ,张辽云a*(a 中国科学院研究生院,北京 100049;b 中国科学院化学研究所,北京分子科学国家实验室,高分子科学与材料联合实验室,工程塑料重点实验室,北京 100080)摘要:超支化聚合物是一类可以通过一步法来合成的具有高度支化结构的体型大分子。

经过二十年的研究,超支化聚合物由于其独特的结构和性能特点以及可实现规模化生产的特点,已经迅速成为一类重要的和具有广阔应用潜力的高分子材料。

本文从单体类型的角度介绍了超支化聚合物的主要制备方法及其发展历程,主要涉及AB x 型,AB*型,A 2+B 3型以及潜在AB x 型单体(包括开环聚合和偶合单体法)等,同时论述了各制备方法的优点和局限性。

关键词:超支化聚合物;制备方法;缩聚反应;自缩合乙烯基聚合概述树状支化大分子(Dendritic macromolecules)是近年来高分子材料领域研究的热点之一[1~6]。

根据树状支化大分子的结构特征,可将其划分为树枝状大分子(Dendrimer )和超支化聚合物(Hyperbranched polymers)[1]。

树状支化大分子由于具有高度支化的结构,因而表现出与线形聚合物不同的性能,例如其分子链不易缠结、溶液和本体的粘度低、分子结构呈球形、以及分子链末端带有大量的官能团等[2]。

其中树枝状大分子由于其结构上的完美(无缺陷和高度的对称性等),最先受到学界的关注,但是树枝状大分子无论是通过发散法合成还是通过收敛法合成,都需要经过多步反应和纯化,繁琐的合成过程和高昂的成本大大妨碍了其工业化的应用。

另一方面,在很多领域的应用中,完美的树枝状结构并不是必须的条件,例如在改善粘度的时候需要的主要是其高度支化形成的球形结构,作为涂料的交联剂需要的则主要是其低粘度和大量的末端活性基团[3]。

超支化聚合物的机理和应用分析1. 引言1.1 超支化聚合物的概念超支化聚合物是一种高分子化合物，具有非线性、多支链的结构。

它是一种特殊的聚合物，在分子链的末端或主链上引入分支单元，使得分子呈现出树枝状或多支链的结构。

超支化聚合物通常具有高分子量、高度交联、较高的孤平衡引力和较高的分枝度。

这种独特的结构使得超支化聚合物具有许多优越的性能，如较高的热稳定性、耐磨性、耐化学腐蚀性等。

超支化聚合物的研究意义在于探索和开发新型高性能材料，提高传统聚合物材料的性能，并拓展聚合物在医药、环保等领域的应用。

超支化聚合物的独特结构和性能为其在材料科学和工程领域的应用提供了广阔的发展空间，有望成为未来高性能材料的重要研究方向之一。

深入研究超支化聚合物的合成、结构与性能，探索其在不同领域的应用潜力，对于推动材料科学领域的发展和创新具有重要的意义。

1.2 超支化聚合物的研究意义超支化聚合物的研究意义在于其具有创新性和多功能性，可以为现代材料科学和工程技术领域带来更多的可能性和发展机遇。

超支化聚合物具有更高的分子量和分子密度，使其在材料设计和制备中具有更好的性能表现。

超支化聚合物具有独特的结构与功能，能够实现不同领域的定制化需求，广泛应用于材料、医药和环保领域。

超支化聚合物具有更好的热稳定性和耐化学腐蚀性能，能够满足高温、高压和腐蚀等苛刻环境条件下的需求。

超支化聚合物的研究意义不仅在于其为材料科学领域带来的创新性和多功能性，还在于其为促进产业升级和技术进步提供了重要的支撑和保障。

随着社会经济的不断发展和科技水平的不断提升，超支化聚合物的研究意义将会得到更广泛的认可和应用。

2. 正文2.1 超支化聚合物的合成方法超支化聚合物的合成方法包括自由基聚合法、离子聚合法、配位聚合法、酯交换聚合法等多种方法。

自由基聚合法是最常用的一种方法。

在这种方法中，通常使用引发剂引发单体的聚合反应，生成线性聚合物后再进行超支化处理。

离子聚合法则是通过引入离子源来促进聚合反应，形成超支化聚合物。

当代化工研究Modem Chemical Research 2021•06本刊特稿趙支化聚酉旨接枝聚竣酸系减水剂的合成与应用*于西泉I刘强2朱化雨3李因文3(1•临沂金展安全技术服务有限公司山东2760052.山东敏德化工有限公司山东2764013.临沂大学化学化工学院山东276000)摘耍：本文利用直链的超支化聚酯对聚竣酸系减水剂进行改,性制备超支化聚酯接枝聚竣酸系减水剂.首先以乙酸乙酯为溶剂，以顺丁烯二酸肝和乙二醇为单体，以过硫酸铁为引发剂合成直链超支化聚酯；再将直链超支化聚酯接枝到聚竣酸减水剂上合成超支化聚酯接枝聚竣酸系减水剂，研究了反应温度，反应时间以及引发剂的用量对减水率的影响°关键词：超支化聚酯型；聚魏酸系；接枝；高效减水剂中国分类•号：TQ文献标识码：ASynthesis and Application of Hyperbranched Polyester Grafted Polycarboxylate WaterReducerYu Xiquan1,Liu Qiang2,Zhu Huayu3,Li Yinwen3(l.Linyi Jinzhan Safety Technology Service Co.,Ltd.,Shandong,2760052.Shandong Minde Chemical Co.,Ltd.,Shandong,2764013.School of Chemistry&Chemical Engineering,Linyi University,Shandong,276000)Abstract:In this p aper,the linear hyperbranched p olyester is used to modify the p olycarboxylate water reducer to prepare the hyperbranched polyester grafted polycarboxylate water reducer.First,use ethyl acetate as the solvent,maleic anhydride and ethylene glycol as monomers,and ammonium persulfate as the initiator to synthesize linear hyperbranched p olyester;then graft the linear hyperbranched p olyester to polycarboxylate water reducer to synthesize the hyperbranched p olyester grafted p olycarboxylate water reducer,and the effects of r eaction temperature,reaction time and the amount of i nitiator on the water-reducing rate were studied.Key words：hyperbranched p olyester\polycarboxylate-type；grafts superplasticizer[引言'聚竣酸系减水剂具有一般减水剂无法比拟的优势，在高性能混凝土中得到很好的利用，充分显示了聚竣酸系减水剂环境友好的特点超支化聚合物是支化度大于支化聚合物小于树形分子的高度支化结构的聚合物，既与支化聚合物不同，也与树形分子有别炉叫超支化聚合物具有精确支化结构的单分散性树形分子表现出独特的性质，同时带有大量的官能性端基，对其进行改性或修饰，可得到性能优异的各种材料⑺叫本文利用直链的超支化聚酯对聚竣酸系减水剂进行改性，制备了超支化聚酯接枝聚拨酸系减水剂。