[发明专利]一种链-球复合结构的Janus纳米材料及其阴离子聚合制备方法

说明书

本发明提供一种链‑球复合结构的Janus纳米材料及其阴离子聚合制备方法。所述方法包括：在引发剂作用下，使得单体A发生阴离子活性聚合反应得到线性聚合物A；在步骤1)的反应体系中，加入单体B与交联剂的混合物，在线性聚合物A的链末端继续引发生成交联的聚合物纳米颗粒，得到链‑球复合结构的Janus纳米材料。本发明提出了分段阴离子活性聚合方法，即在某一段聚合时使用单体或单体与交联剂混合体系，使其聚合得到高分子单链或交联得到纳米颗粒，实现链‑球复合结构单元的任意顺序组合。该方法反应时间短，适用单体种类多，能够实现链‑球复合结构单元的任意顺序组合，获得更加复杂形貌的Janus纳米材料。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种链-球复合结构的Janus纳米材料及其阴离子聚合制备方法。

背景技术

10nm量级的纳米尺度Janus胶体粒子制备及微结构结合了纳米材料独特效应，能够显示出独特的物理化学特性，在颗粒乳化剂、智能纳米机器、增强材料等方面有应用前景。

目前制备10nm量级Janus颗粒的方法主要以嵌段聚合物为基础，对其特定嵌段进行分子内交联，制备单分子聚合物组分的Janus颗粒。这种方法由于需要特定的分子内交联并避免分子间的交联。该方法在Janus颗粒调控方面具有很大局限性，固含量极低(S.Mavila,O.Eivgi,I.Berkovich,N.G.Lemcoff.Chem.Rev.2016,116,878-961.)。如何采用简便的方法实现单分子尺寸的Janus颗粒的高效制备仍是一项挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚合物链-球复合结构Janus纳米材料的制备方法。

所述聚合物链-球复合结构Janus纳米材料是聚合物单链、球基本结构单元进行不同组合形成的Janus纳米材料。

本发明所提供的聚合物链-球复合结构Janus纳米材料的制备方法，为：利用阴离子活性聚合方法，依活性顺序(阴离子活性高的优先聚合)依次加入单体或单体与交联剂的混合物，分段聚合，得到具有线性高分子单链和交联高分子球的任意组合的结构(如链-球，链-球-链，球-链-球，链-链-球，链-球-球，甚至更多复杂的组合)，即链-球复合结构的Janus纳米材料。

具体地，本发明所提供的聚合物链-球复合结构Janus纳米材料的制备方法，包括下述步骤：

1)在引发剂作用下，使得单体A发生阴离子活性聚合反应得到线性聚合物A；

2)在步骤1)的反应体系中，加入单体B与交联剂的混合物，在线性聚合物A的链末端继续引发生成交联的聚合物纳米颗粒，得到链-球复合结构的Janus纳米材料。

上述方法步骤1)中，单体A可选自苯乙烯、甲基苯乙烯、异戊二烯、丁二烯、环共轭二烯及其组合；

所述引发剂可选自碱金属(锂、钠、钾、铷、铯)、烷基金属化合物(丁基锂、苯乙基钾、烷基锶、烷基钠、烷基钙)、甲醇钠、甲醇钾及其组合；

所述阴离子活性聚合反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂可选自戊烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、二氧六环、乙醚、苯甲醚、二苯醚、四氢呋喃、二甲基甲酰胺及其组合。

所述阴离子活性聚合反应的反应体系中，单体A的浓度为1-40％，优选5-30％，具体可为5％、10％或20％。

所述阴离子活性聚合反应的反应温度可为-78℃-50℃，具体可为-78℃或50℃；反应时间可为0.01-0.5h，优选0.1-0.5h，具体可为0.5h。

上述方法步骤2)中，单体B的阴离子活性不高于单体A；所述单体B可选自苯乙烯、甲基苯乙烯、异戊二烯、丁二烯、环共轭二烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、异氰酸酯、(甲基)丙烯腈类、环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、环氧硅烷中的至少一种。