高分子合成新方法

New Method for Synthesis of Macromolecules

（May. 9th, 2015）

Name: 苏明

Grade: 研究生二年级013班

Students Number: 2013110673

Major: 材料学

1.The introduction of supramolecular chemistry into polymerchemistry

provides novel opportunities for the generation of macromolecular architec-ture with specific functions. Could you outline its main kinds, mechanism and future development? (50%)

一、超分子化合物及其分类

（1）超分子化合物主要包括杂多酸类超分子化合物、多胺类超分子化合物、卟啉类超分子化合物、树状超分子化合物、液晶类超分子化合物等。

（2）超分子聚合物根据非共价键结合力的不同主要可分为氢键超分子聚合物、π-π堆积超分子聚合物、配合物型超分子聚合物。含有多种非共价键力的超分子则被称为混合型超分子聚合物。

二、超分子化学的聚合机理

超分子化合物是由主体分子和一个或多个客体分子之间通过非价键作用而形成的复杂而有组织的化学体系。主体通常是富电子的分子，可以作为电子给体(D)，如碱、阴离子、亲核体等。而客体是缺电子的分子，可作为电子受体(A)，如酸、阳离子、亲电体等。超分子化学和配位化学同属于授受体化学，超分子体系中主体和客体之间

不是经典的配位键，而是分子间的弱相互作用，大约为共价键的5％-10％。因此可以认为，超分子化学是配位化学概念的扩展。

把单体结构组元之间由非共价键这种弱分子间相互作用组装而成的分子聚集体称为超分子聚合物。之所以将其称为超分子聚合物，一方面是因为这种聚集体中的长链或网络结构类似聚合物结构；另一方面是因为弱分子间作用力赋予这种材料各种软性的类聚合物性能。超分子聚合描述单体通过非共价键形成超分子聚合物的过程, 也是自组装的一种形式, 主要包括3种机理：（1）大多数超分子聚合物通过氢键、π-π堆砌等形成的线性链生长机理；（2）通过主、次两种非共价键相互作用导致螺旋链的产生的螺旋链生长机理；（3）涉及拓扑聚合物的成环或线性生长过程的拓扑链生长机理。

三、超分子化学的未来研究发展

与传统聚合物相比，超分子聚合物典型具有许多动态或精确的可控性能，这种性能起源于连续单体间的动态连接。同时超分子聚合物还能够作为适应性材料对环境做出响应。超分子聚合物与传统的聚合物在制备方法、结构和性能上都有很大不同，形成了高分子材料科学与工程的一个新的分支——超分子聚合物科学与工程，包括超分子聚合物化学(合成与机理)，超分子聚合物物理(结构和性能)和超分子聚合物工程(加工与应用)。通过超分子组装来设计开发新型聚合物材料，从上世纪80年代以来已引起人们极大的关注。

由于非共价键比共价键的键能小，低的耐蠕变性限制了超分子聚合物的应用，改善耐蠕变性是超分子高分子材料今后需要解决的一个课题。通过多重氢键和形成液晶态是提高超分子聚合物耐蠕变的一个途径，有助于超分子聚合物作为工程材料的应用。同时具有共价键和非共价键的高分子材料和无机超分子聚合物现在也在蓬勃的研究、开

发和应用中。进一步研究非共价键相互作用的本质和复杂超分子聚合物自组装的规律是设计和产生具有期望性能的超分子聚合物新材料和新器件的基础，可以期望超分子聚合物在不久的将来必将会有新的和更大的发展。

2.Macromolecular engineering includes: rational design of the

macromolecular structure including chain size, uniformity, topology, microstructure ( sequencing and tacticity ), composition and functionality; precise synthesis with high selectivity at reasonable cost, both in effort and environmental impact; assembly of macromolecules to supra-molecular objects via controlled processing, including temperature, pressure, solvents, mechanical stresses, etc.; detailed characterization of the prepared materials at both molecular and macroscopic level; modeling of polymerization and processing conditions to aid in the design of appropriate conditions to reach targeted properties and function, and optimization of the entire process.

Please give two examples to illustrate macromolecular engineering.

(50%)?

（1）二嵌段超分子共聚物的制备与表征

两种AB型单体自分类组装成一种不相容的超分子聚合物共混物，通过将一种二冠醚合并到这种共混物中，可以得到一种相容的AB型二嵌段超分子共聚物。这种超分子共聚物的形成可以通过核磁氢谱、DOSY、比粘度和扫描电镜表征。因为胶状二冠醚的存在，新形成的超分子共聚物显示了不同于那些不相容超分子共混物在溶液、凝胶和固态中的性质。通过加入或移除二冠醚可以可逆实现共混物和这种共聚物的转变。