基于不同拓扑结构聚合物超分子组装体系的构筑开题报告

1. 研究目的与意义

聚合物的性能不仅依赖于聚合物反应所用单体（即组成），同时也与聚合物的拓扑结构密切相关。用相同单体制备的聚合物，聚合物中分子连接方式的差异会对最终聚合物的性能产生很大的影响。聚合物拓扑结构的调控在高分子合成化学中是一个重要的研究方向。常见的聚合物拓扑结构有线形结构、星形结构、梳形结构以及树枝状结构等。由于结构上的差异，不同拓扑结构的聚合物也具有不同的性能。

超分子聚合物是超分子化学的一个比较新兴的分支，最初是指单体单元通过非共价键（如：氢键、范德华力、金属配位键、主客体相互作用等）连接而成的大分子，后来概念有了进一步的拓展，大分子片段通过非共价连起来也称为超分子聚合物，与传统共价键聚合物相比，非共价键赋予超分子聚合物许多优异的性能。比如，超分子聚合物的结构动态可调，对外界环境具有刺激响应性，具有自修复性能及优异的加工性能等，因而越来越受到研究者的关注。

目前，超分子聚合物的研究主要集中在结构和性能调控，以及在生物化学、医学及材料科学的应用等方面。如今已经报道了多种具有不同拓扑结构的超分子聚合物，如线性、交联、树形等。其中，“线性-超支化”超分子聚合物是指线性聚合物和超支化聚合物通过非共价键相互作用连接起来的超分子聚合物。这种“线性-超支化”结构和自然界中大树的结构类似，自然界的大树具有线性的树干和超支化的树冠，因此也具有“线性-超支化”结构。然而由于超支化聚合物在反应过程中难以保留初始单元，因此直接合成“线性-超支化”聚合物有很大困难。目前，“线性-超支化”聚合物的合成方法分为“先线性链法”（chain-first)，“先超支化法”（hyperbranched-first）和“超支接枝法”（hypergrafting）三种。和共价连接的聚合物相比，“线性-超支化”超分子聚合物展示出了易于合成和可控的特点，尤其表现出独特的自组装行为，很好地诠释了超分子聚合物的动态特性，因此一经发现就引起了大量关注。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：研究AB₂型单体3,4-二羟基肉桂酸通过聚合反应制备成支化聚合物，并进一步通过官能团的偶合作用，将聚合物的末端引入光敏性的偶氮苯基团；同时利用β-环糊精和甲基丙烯酸-N,N’-二甲氨基乙酯的ATRP聚合得到带有环糊精基团的线形聚合物-聚甲基丙烯酸-N,N’-二甲氨基乙酯。这两个合成的反应路线。然后通过主客体识别作用，将支化聚合物和线形聚合物构筑超分子组装体系，并对其相关性能和组装行为进行表征。

预期目标：确定合成路线，选择具体合成条件，合成出目标产物，并对其性能与组装行为进行研究与表征。

3. 研究的方法与步骤

1、ab₂型单体3,4-二羟基肉桂酸通过聚合反应制备成支化聚合物，并进一步通过官能团的偶合作用，将聚合物的末端引入光敏性的偶氮苯基团。

2、同时利用β-环糊精和甲基丙烯酸-n,n’-二甲氨基乙酯的atrp聚合得到带有环糊精基团的线形聚合物-聚甲基丙烯酸-n,n’-二甲氨基乙酯。

3、通过主客体的识别作用采用，将支化聚合物和线形聚合物构筑超分子组装体系，并对其相关性能和组装行为进行表征。

4. 参考文献

[1] thi t h, matsusaki m, shi d j et al. synthesis and properties of coumaric acid derivative homo-polymers. j. biomater. sci. polym. edn., 2008, 19(1), 75-85.

[2] shi d j, matsusaki m, akashi m. photo-tunable protein release from biodegradable nanoparticles composed of cinnamic acid derivatives. j. control.release, 2011, 149(2), 182-189.

[3] yasaki k, suzuki t, yazawa k et al. effects of double photoreactions on polycoumarate photomechanics. j. polym. sci. part a: polym. chem., 2011, 49(5), 1112-1118.

5. 计划与进度安排

（1）第一、二周：在查阅文献资料的基础上，写出开题报告。

（2）第三周到第十四周：完成合成实验、结构表征及性能测试。

（3）第十五到十六周：撰写毕业论文并准备答辩。