顆粒在線訊：實現(xiàn)可控聚合是高分子化學領(lǐng)域的重要課題。向聚合體系中引入第二組分是調(diào)控聚合過程的有效方法，例如，著名的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）。膠體粒子的自組裝與小分子的聚合反應(yīng)存在相似之處，也被稱為超分子聚合。目前所報道的膠體粒子聚合主要是線性形式，得到一維超膠體鏈；對于膠體粒子聚合形式的多樣性缺乏探索，產(chǎn)物拓撲結(jié)構(gòu)較為單一。另外，第二組分調(diào)控聚合的現(xiàn)象在膠體粒子聚合體系中很少被觀察到，這一方法是否適用有待驗證。

近日，華東理工大學林嘉平教授團隊報道了嵌段共聚物介導的聚合物納米棒超分子聚合。在聚合物納米棒水溶液中，加入嵌段共聚物第二組分，可以調(diào)控超分子反應(yīng)，發(fā)生新穎的“肩并肩”并排聚合現(xiàn)象，并形成獨特的捆綁束狀多級結(jié)構(gòu)。疏水剛性的聚(γ-芐基L-谷氨酸酯)（PBLG）均聚物在含水的有機溶劑中自組裝形成納米棒，PBLG的主鏈與納米棒的長軸方向平行；由于其表面的疏水性，納米棒發(fā)生無序聚集，形成不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。當體系中加入聚(γ-芐基L-谷氨酸酯)-嵌段-聚乙二醇（PBLG-b-PEG）嵌段共聚物時，納米棒仍能形成，但是其無序聚集行為被抑制；通過靜置培養(yǎng)，納米棒“肩并肩”聚合形成束狀有序結(jié)構(gòu)。隨著束狀聚集體的形成，嵌段共聚物在其表面逐漸組裝形成納米螺紋，納米棒的聚合終止，最終得到捆綁束狀多級結(jié)構(gòu)的聚合產(chǎn)物。

在實驗研究的基礎(chǔ)上，進一步開展了理論模擬研究，提出了嵌段共聚物調(diào)控納米棒超分子聚合行為的機理。納米棒的兩端相對于其柱形側(cè)面曲率較大，能量較高，PBLG-b-PEG嵌段共聚物傾向于在納米棒兩端富集（其中疏水的PBLG嵌段靠近納米棒，親水的PEG嵌段向外舒展）。因此，納米棒的兩端相對親水、中間柱形側(cè)面相對疏水。在親疏水作用驅(qū)動下，納米棒發(fā)生并排聚合形成納米束。

該工作豐富了聚合物膠體粒子超分子聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，拓展了聚合物納米棒等膠體粒子超分子聚合的研究范圍，并為構(gòu)建通用的可控超分子聚合體系提供了啟示。近日以“Supramolecular polymerization of polymeric nanorods mediated by block copolymers”為題發(fā)表在化學領(lǐng)域重要刊物Angew. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002/anie.202216872)。論文共同第一作者是華東理工大學材料科學與工程學院博士生姚懿珂和特聘副研究員高梁，通訊作者為蔡春華教授和林嘉平教授。

來源：高分子科學前沿