反应型超支化聚合物的合成及其染色性能研究文献综述

 2020-04-03 11:04

文 献 综 述

1.1 选题背景

超支化聚合物具有特殊的结构和性能。其包含大量的枝化结构,可提高溶解度;其大量的链端官能团,可提高反应性。因此,超支化聚合物在纺织印染行业中的研究和应用受到广泛关注,如超支化聚合物可作为双氧水漂白稳定剂,在涂料染色和印花中作为黏合剂,与聚丙烯共混纺丝改善其可染性,对棉、麻、真丝等天然纤维改性以实现无盐染色,对纤维表面进行功能性后整理,以及利用其絮凝和螯合作用而用于印染废水处理等。被视为21世纪聚合物科学发展的重要方向 ,这类聚合物已受到科学界和工业界的普遍关注[1--3]。选择超支化聚合物的原因与传统线型高分子相比,超支化聚合物具有以下结构特点:

(1)超支化聚合物具有独特的支化分子结构,这种支化结构虽然没有树形分子那么规整,但超支化聚合物的单分子结构亦呈准球形,分子内和分子之间无缠结现象,超支化分子同树状分子相比通常具有较宽的分子量分布[4]

(2)超支化聚合物具有极其丰富的表面官能团;

(3)超支化聚合物具有分子量多分散性,由于超支化高分子通常是由AB。型单体自聚合得到,所以超支化高分子的分子量分布比普通的线型高分子宽;

(4)异构也是超支化聚合物与线型高分子之间的一个显著差异。因为每个单体的加入点都是随机的,因此,即使对于指定了分子量和分支程度的超支化高分子,也会有大量的异构体出现。

1.2 超支化聚合物的性能特点

超支化聚合物特殊的分子结构导致了它的特殊性能[5],一些分子式相同的超支化聚合物与线型高分子之间的性能差异较大,体现了超支化聚合物与普通线型高分子不同的特殊性质:

1.2.1粘度低

超支化聚合物最突出的性质是粘度低。这是由于流体的粘度来源于聚合物的流体力学体积和分子闻的内摩擦,超支化聚合物的分子尺寸小,有大量短支链存在,以及分子链本身及分子之间无链的缠绕使得分子间相互作用力小,因而粘度较低。

1.2.2溶解性能好

与相对分子量相近的线型大分子相比,超支化聚合物的溶解性有很大的提高。例如,超支化聚苯和芳香聚酰胺可溶解在有机溶剂中,而与之相对应的线型聚合物则由于主链的刚性,在有机溶剂中几乎不能溶解;一些超支化聚酰胺胺可以溶解于水溶液中,而与之相对应的线型聚合物在水中溶解性能很差。

1.2.3多功能性

一方面,由于超支化聚合物表面含有极其丰富的官能团,不同的官能团结构就赋予了超支化聚合物不同的应用性能和功能;另一方面,如果这些官能团具有一定的反应性能,就能接枝一些功能性基团,使超支化聚合物的功能进一步得到扩展。

1.2.4化学反应活性强[6]

一些超支化聚合物表面含有丰富的反应性官能团,化学反应活性较强。如可以接枝一些功能性基团,得到新型的超支化聚合物;可以在线型高分子上接枝超支化聚合物,改变线型高分子的性能;亦可以以超支化聚合物为核,接枝线型高分子等。

1.2.5其它性质

超支化聚合物具有良好的流动性,容易成膜。如具有硅氧烷超支化聚合物结构侧基的乙烯基聚合物和热塑性树脂组成,具有优异的气体渗透性,并具有阻水性、可模塑加工性、耐热性和耐候性等。超支化聚合物可以将一种非极性的内层结构与另外一种极性的外层结构结合在一起,如具有憎水的内层结构和亲水的端基。有研究指出,具有酯端基的超支化聚苯可作为一种单分子胶束,酯端基使得该聚合物是水溶性的,而憎水性的内层则可以捕获客体分子。另外,利用超支化聚合物的结构特点,通过适当的物理或化学手段,还可以赋予超支化聚合物其他一些特殊性能,如光物理及光化学性能、吸附及解吸附性能等。

1.3.超支化聚合物的制备方法

合成超支化聚合物的最简单方法是”一步法”或”准一步法”。其简单之处关键在于无须经过逐步分离提纯的过程,容易实现规模化生产,因此其应用前景更加广泛。从聚合机理上看,缩聚反应作为合成超支化聚合物最成功的方法,一直是超支化聚合物制备的主要手段。自缩合乙烯基聚合和开环聚合等合成方法则将自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等其它传统聚合方法成功地应用于超支化聚合物的合成。不仅扩展了超支化聚合物的合成方法,而且丰富了超支化聚合物的种类。

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