超分子聚合物课件.ppt
Y. LU,1,第2章 超分子聚合物,Supramolecular Polymers,Y. LU,2,高分子科学的发展,高分子化学（科学） + 超分子化学（科学） 超分子聚合物（化学）科学,Y. LU,3,共价键聚合物合成聚合物 （非共价键）超分子聚合物天然、生物聚合物无机、有机金属聚合物-,高分子材料分类,超分子聚合物有哪些主要类型? 超分子聚合机理（聚合度有多大？为什么是可逆的） ? 常用的M2有哪些?,课程目的,Y. LU,5,从分子聚合物到超分子聚合物（从Staudinger 1920s到Lehn 1990s）,Y. LU,6,超分子聚合物,We define supramolecular polymers as those polymers that are made of repeating units held together by only non-covalent bonds,Y. LU,7,聚合物科学与工程聚合物和超分子聚合物组成了完整的高分子材料科学与工程,聚合物科学与工程 - 高分子化学 - 高分子物理 - 高分子材料工程超分子聚合物科学与工程 - 超分子聚合物化学：形成与机理 - 超分子聚合物物理：结构与性能 - 超分子聚合物工程：材料、加工与应用,Y. LU,8,超分子聚合物化学,超分子聚合物的合成（超分子聚合）涉及互补单体（建筑模块）通过分子识别的选择键合，链生长（组分沿一定方向的序列键合）和链终止。在超分子聚合物化学中的单体组分应具有许多互补和识别的“位点”，这些位点（即基本相互作用点包括一个或多个结合点如官能团）用A或B表示，可以自组装形成非共价键连接的长链。单体组分可以是小分子也可以是高分子（用P表示）。单体组分根据其位点结构可分类为：单位点（如金属离子）；双位点(ditropic)包括异位点型：AB（-），APB（-P-）和同位点型：AA（-），APA（-P-）；多位点（polytopic）包括异位点型和同位点型。异位点型的双位点单体组分可自组装生成超分子聚合物（-）。一种同位点型的双位点单体组分（-）需要和另一个同位点型的双位点单体组分（-）相互作用生成超分子聚合物（-）。,Y. LU,9,单位点（ -）,双位点：氢键,Y. LU,10,扩大了聚合物种类,有机合成高分子材料 - 共价键结合（聚合物） - 非共价键结合 （超分子聚合物） - 共价键和非共价键组合的聚合物 无机和（金属）配位高分子材料 -非共价键结合 （超分子聚合物） 天然和生物高分子材料,Y. LU,11,扩大了聚合物的制备方法,从单体： - 加聚 - 缩聚 - 超分子聚合 从聚合物： - 大分子反应 - 自组装,Y. LU,12,超分子聚合：2个学派,Y. LU,13,Cifferi、Meijer观点比较,多阶开缔合（MSOA）=等活性键（isodesmic） 螺旋生长（HG）=协同机理 超分子液晶生长 环-链生长,Y. LU,14,超分子聚合物-分类,配位型超分子聚合物氢键型超分子聚合物-堆砌型超分子聚合物离子型超分子聚合物拓扑链超分子聚合物树枝链超分子聚合物混合型超分子聚合物,非共价键相互作用类型决定超分子聚合物的分类,Y. LU,15,超分子聚合物-链结构,主链超分子聚合物 均聚物，嵌段，交替，无规共聚物侧链超分子聚合物 定义推广交联超分子聚合物 可逆性螺旋链超分子聚合物树枝超分子聚合物,定义扩展：不仅是主链,Y. LU,16,可以设计的聚合物结构,Y. LU,17,难度：单体和合成子结构设计、制备,脲嘧啶酮衍生物,Y. LU,18,超分子聚合物物理,结构（链、结晶、交联等）-性能关系,1、热稳定性 低原因：非共价键解决方案：协同性,Y. LU,19,2、力学性能,耐蠕变性差原因：非共价键解决方案：协同性,Y. LU,20,超分子聚合物工程,智能超分子聚合物材料 - （温度、溶剂、pH、）刺激-响应材料 功能超分子聚合物材料 - 光、电、磁 纤维和可逆交联橡胶材料,Y. LU,21,智能材料,脲嘧啶酮衍生物,Y. LU,22,光开关,偶氮苯连接环辛肽的光开关：在紫外光辐照下，偶氮苯连接环辛肽从线性链向分子间氢键的二聚体转变。,Y. LU,23,热可逆交联橡胶,一般橡胶都具有不可逆的化学交联键，而通过形成超分子氢键网络可制备聚异戊二烯（IR）热可逆交联橡胶（Thermalreversible Crosslinking Rubber, TRC-IR）。该橡胶侧链上含7个氢键位点即三唑中的两个N和N-H、酰胺基团的C=O和N-H、羧酸基团的C=O和O-H，在室温可生成氢键网络，在高温（185C）氢键网络破坏。可逆的氢键网络赋予超分子聚合物以智能，即材料的加工和性能能伴随温度等外界条件的变化而响应,Y. LU,24,热可逆交联橡胶,多重氢键,Y. LU,25,纤维,Y. LU,26,共混物-增容,Y. LU,27,磁流体,Y. LU,28,Lehn J M. Dynamers: dynamic molecular and supramolecular polymers, Prog Polym Sci, 2005, 30: 814-831.Bosman A W, Sijbesma R P, Meijer E W. Supramolecular polymers at work, Mater Today, 2004, (4): 34-39. 吕亚非，超分子聚合物科学与工程，高分子材料科学与工程，2005, (2): 47-51.,参考文献,Y. LU,29,Questions?,
