[发明专利]一种多环线性聚合物及其制备方法

说明书

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种多环线性聚合物及其制备方法。本发明通过先合成环氧化柱[5]芳烃，然后将其与等摩尔量的双酚化合物聚合，得到一种新型多环线性聚合物。所得多环线性聚合物是一种热塑性高分子材料，分子量高，可溶于二氯甲烷、氯仿、N,N‑二甲基甲酰胺等常见溶剂中，且能由溶液铺膜，所得膜具有良好的机械性能。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种多环线性聚合物及其制备方法。

背景技术

柱[5]芳烃是一种富电子的大环分子，具有合成简单、结构对称性好、化学修饰性较强、能够和多种客体分子进行络合等优点，在超分子化学领域受到广泛关注，并且在制备刺激响应性材料、吸附与分离材料、相转移催化剂、有机无机杂化材料、生物医药、人工跨膜通道等方面发挥着巨大的作用。比如，通过将全羟基柱[5]芳烃堆积制得低密度固态超分子有机骨架多孔材料（P5-SOF），这种材料对二氧化碳高度选择性吸附，在燃后气体处理以及天然气脱硫中产生的二氧化碳的吸附具有巨大的潜力（Adv. Mater. 2014, 26, 7027-7031）；将全醌柱[5]芳烃作为有机锂电池的负极，展示出优异的电极性能：平均操作电压约2.6V，初始容量高达418mAh·g^-1，并且拥有稳定的循环性能（J. Am. Chem. Soc. 2014,136(47):16461-16464）；利用聚乙二醇（PEG）、聚谷氨酰胺（PGA）、聚己内酯（PCL）等亲水的聚合物修饰后的柱[5]芳烃易于形成囊泡、胶束等纳米粒子，可用于药物负载与传输领域；柱[5]芳烃还可以被修饰到无机多孔材料的表面如介孔硅纳米粒子、多孔氧化铈纳米粒子、石墨烯和金属有机框架材料（MOFs）等，制备用于检测和成像的多功能超分子传输系统。

本发明通过先合成环氧化柱[5]芳烃，然后将其与双酚化合物进行共聚，得到一种新型的多环线性聚合物，对于高分子材料和超分子材料领域具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种多环线性聚合物及其制备方法。所得多环线性聚合物是一种热塑性高分子材料，分子量高，可溶于二氯甲烷、氯仿、N,N-二甲基甲酰胺等常见溶剂中，且能由溶液铺膜，所得膜具有良好的机械性能。

一种多环线性聚合物，其化学结构式如下：

其中，n = 10~100，

，

。

所述多环线性聚合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）室温下，将二羟基柱[5]芳烃、环氧氯丙烷和碳酸钾加到N-甲基吡咯烷酮中，在氮气保护下升温至60~100℃下反应6~12小时，然后将反应物用二氯甲烷和去离子水萃取，收集二氯甲烷相，加入过量的无水硫酸钠干燥，过滤后的液体旋蒸除去二氯甲烷，所得固体通过柱层析分离，即得环氧化柱[5]芳烃；

（2）室温下，将上述环氧化柱[5]芳烃、双酚化合物和氢氧化钠加到N-甲基吡咯烷酮中，在氮气保护下升温至60~100℃下反应16~50小时，然后将反应物倒入去离子水中，过滤收集固体，在真空烘箱中80~120℃干燥10~16小时，即得多环线性聚合物。反应过程如下：

其中，n = 10~100，

，

。

所述步骤（1）中二羟基柱[5]芳烃的质量与N-甲基吡咯烷酮的体积之比为1：5~100。

所述步骤（1）中二羟基柱[5]芳烃、环氧氯丙烷、碳酸钾的摩尔比为1：10~40：5~20。

所述步骤（1）中N-甲基吡咯烷酮溶剂的添加量为环氧氯丙烷质量的2~10倍。