聚(N-杂环卡宾)不仅是一种高效的催化剂和引发剂,同时也是聚合体本身.通过其与环状单体的开环聚合反应,环状单体直接接枝到聚(N-杂环卡宾)的侧链上,从而实现刷状聚合物的原位自催化合成.这种方法具有反应速度快,反应条件温和,无需外加引发剂和催化剂的优点,且得到的刷状聚合物分子量分布窄,侧链结构可控,接枝密度高.
在反应过程中,加入二氧化碳作为反应终止剂,可以使刷状聚合物再次具有聚(N-杂环卡宾)二氧化碳加合物的结构.这种结构使得刷状聚合物能够反复通过自催化自引发开环合成方法,进一步得到更多结构多样的刷状聚合物.由于聚(N-杂环卡宾)是纯有机催化剂,不含任何金属,所形成的聚合物可以应用于生物医药和微电子行业,进一步扩大其应用范围.
合成刷状聚合物的方法主要包括以下步骤:首先,将聚(N-杂环卡宾)溶解于有机溶剂中;其次,在惰性气氛中,加入可以在N-杂环卡宾催化作用下发生开环聚合的环状单体;然后,通过控制反应温度和反应时间,进行开环聚合反应;最后,加入二氧化碳终止反应,得到具有聚(N-杂环卡宾)二氧化碳加合物结构的刷状聚合物.
环状单体的选择范围广泛,包括己内酯,L-丙交酯,对二氧环己酮,三亚甲基碳酸酯等.通过控制环状单体的加入顺序和比例,可以得到支链无规或支链嵌段的刷状聚合物,满足不同应用场景的需求.