资源描述
Click to edit Master title style.Headlines can have two lines,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Y.LU,*,PSE510,Click to edit Master title style.Headlines can have two lines,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,2/20/2002,01/19/2002,MI Lin/CSS,MI Lin/CSS,*,1,Y.LU,1,第,2,章 超分子聚合物,Supramolecular Polymers,Y.LU1第2章 超分子聚合物Supramolecular,Y.LU,2,高分子科学的发展,高分子化学(科学)+超分子化学(科学),超分子聚合物(化学)科学,Y.LU2高分子科学的发展 高分子化学(科学)+超分子,Y.LU,3,共价键聚合物,合成聚合物,(非共价键)超分子聚合物,天然、生物聚合物,无机、有机金属聚合物,-,高分子材料分类,Y.LU3 共价键聚,超分子聚合物有哪些主要类型,?,超分子聚合机理,(聚合度有多大?为什么是可逆的),?,常用的,M,2,有哪些,?,课程目的,超分子聚合物有哪些主要类型?课程目的,Y.LU,5,从分子聚合物到超分子聚合物,(从,Staudinger 1920s,到,Lehn 1990s),Y.LU5从分子聚合物到超分子聚合物,Y.LU,6,超分子聚合物,We define supramolecular polymers as those polymers that are made of,repeating units,held together by,only,non-covalent bonds,Y.LU6超分子聚合物We define supramol,Y.LU,7,聚合物科学与工程,聚合物和超分子聚合物组成了,完整,的高分子材料科学与工程,聚合物科学与工程,-高分子化学,-高分子物理,-高分子材料工程,超分子聚合物科学与工程,-超分子聚合物化学:形成与机理,-超分子聚合物物理:结构与性能,-超分子聚合物工程:材料、加工与应用,Y.LU7聚合物科学与工程聚合物和超分子聚合物组成了完整,Y.LU,8,超分子聚合物化学,超分子聚合物的合成(超分子聚合)涉及,互补单体(建筑模块),通过分子识别的选择键合,链生长(组分沿一定方向的序列键合)和链终止。在超分子聚合物化学中的单体组分应具有许多互补和识别的,“,位点,”,,这些位点(即基本相互作用点包括一个或多个结合点如官能团)用,A,或,B,表示,可以自组装形成非共价键连接的长链。单体组分可以是小分子也可以是高分子(用,P,表示)。单体组分根据其位点结构可分类为:,单,位点(如金属离子);,双,位点,(ditropic),包括异位点型:,AB,(,-,),,APB,(,-P-,)和同位点型:,AA,(,-,),,APA,(,-P-,);,多,位点(,polytopic,)包括异位点型和同位点型。异位点型的双位点单体组分可自组装生成超分子聚合物(,-,-,-,-,-,)。一种同位点型的双位点单体组分(,-,)需要和另一个同位点型的双位点单体组分(,-,)相互作用生成超分子聚合物(,-,-,-,-,-,-,)。,Y.LU8超分子聚合物化学超分子聚合物的合成(超分子聚合),Y.LU,9,单位点(,-,),双位点:氢键,Y.LU9单位点(-)双位点:氢键,Y.LU,10,扩大了聚合物种类,有机合成高分子材料,-共价键结合(聚合物),-非共价键结合(超分子聚合物),-,共价键和非,共价键组合的聚合物,无机和(金属)配位高分子材料,-非共价键结合(超分子聚合物),天然和生物高分子材料,Y.LU10扩大了聚合物种类 有机合成高分子材料,Y.LU,11,扩大了聚合物的制备方法,从单体:,-加聚,-缩聚,-,超分子聚合,从聚合物:,-大分子反应,-,自组装,Y.LU11扩大了聚合物的制备方法 从单体:,Y.LU,12,超分子聚合:,2,个学派,Y.LU12超分子聚合:2个学派,Y.LU,13,Cifferi,、,Meijer,观点比较,多阶开缔合(,MSOA,)=,等活性键(,isodesmic,),螺旋生长(,HG,),=,协同机理,超分子液晶生长,环,-,链生长,Y.LU13Cifferi、Meijer观点比较 多阶开缔,Y.LU,14,超分子聚合物-分类,配位型超分子聚合物,氢键型超分子聚合物,-,堆砌型超分子聚合物,离子型超分子聚合物,拓扑链超分子聚合物,树枝链超分子聚合物,混合型超分子聚合物,非,共价键,相互作用类型决定,超分子聚合物的分类,Y.LU14超分子聚合物-分类配位型超分子聚合物非共价键相,Y.LU,15,超分子聚合物-链结构,主链超分子聚合物 均聚物,嵌段,交替,无规共聚物,侧链,超分子聚合物 定义推广,交联,超分子聚合物 可逆性,螺旋链超分子聚合物,树枝超分子聚合物,定义扩展:不仅是主链,Y.LU15超分子聚合物-链结构主链超分子聚合物 均聚,Y.LU,16,可以设计的聚合物结构,Y.LU16可以设计的聚合物结构,Y.LU,17,难度:单体和合成子结构设计、制备,脲嘧啶酮衍生物,Y.LU17难度:单体和合成子结构设计、制备脲嘧啶酮衍生物,Y.LU,18,超分子聚合物物理,结构(链、结晶、交联等),-,性能关系,1,、,热稳定性,低,原因:非共价键,解决方案:协同性,Y.LU18超分子聚合物物理结构(链、结晶、交联等)-性能,Y.LU,19,2,、力学性能,耐蠕变性差,原因:非共价键,解决方案:协同性,Y.LU192、力学性能 耐蠕变性差,Y.LU,20,超分子聚合物工程,智能超分子聚合物材料,-(温度、溶剂、,pH、),刺激-响应材料,功能超分子聚合物材料,-光、电、磁,纤维和可逆交联橡胶材料,Y.LU20超分子聚合物工程 智能超分子聚合物材料,Y.LU,21,智能材料,脲嘧啶酮衍生物,Y.LU21智能材料脲嘧啶酮衍生物,Y.LU,22,光开关,偶氮苯连接环辛肽的光开关:在紫外光辐照下,偶氮苯连接环辛肽从线性链向分子间氢键的二聚体转变。,Y.LU22光开关偶氮苯连接环辛肽的光开关:在紫外光辐照下,Y.LU,23,热可逆交联橡胶,一般橡胶都具有不可逆的化学交联键,而通过形成超分子氢键网络可制备聚异戊二烯(,IR,),热可逆交联橡胶,(,Thermalreversible Crosslinking Rubber,TRC-IR,)。,该橡胶侧链上含,7,个氢键位点即三唑中的两个,N,和,N-H,、,酰胺基团的,C=O,和,N-H,、,羧酸基团的,C=O,和,O-H,,,在室温可生成氢键网络,在高温(,185,C,),氢键网络破坏。可逆的氢键网络赋予超分子聚合物以智能,即材料的加工和性能能伴随温度等外界条件的变化而响应,Y.LU23热可逆交联橡胶一般橡胶都具有不可逆的化学交联键,Y.LU,24,热可逆交联橡胶,多重氢键,Y.LU24热可逆交联橡胶多重氢键,Y.LU,25,纤维,Y.LU25纤维,Y.LU,26,共混物,-,增容,Y.LU26共混物-增容,Y.LU,27,磁流体,Y.LU27磁流体,Y.LU,28,Lehn J M.Dynamers:dynamic molecular and supramolecular polymers,Prog,Polym Sci,2005,30:814-831.,Bosman A W,Sijbesma R P,Meijer E W.Supramolecular polymers at work,Mater Today,2004,(4):34-39.,吕亚非,超分子聚合物科学与工程,高分子材料科学与工程,,2005,(2):47-51.,参考文献,Y.LU28Lehn J M.Dynamers:dyn,Y.LU,29,Questions?,Y.LU29Questions?,
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