ABg型超支化聚合反应中的环化效应

doi:10.7503/cjcu20150236

高等学校化学学报 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (8): 1627.doi: 10.7503/cjcu20150236

AB_g型超支化聚合反应中的环化效应

常沛杨¹, 王云明^1,², 顾芳¹, 王海军^1,^3,⁴()

1. 河北大学化学与环境科学学院, 保定 071002
2. 河北农业大学理学院, 保定 071001
3. 河北大学河北省化学生物学重点实验室, 4. 教育部药物化学与分子诊断重点实验室, 保定 071002

收稿日期:2015-03-25 出版日期:2015-08-10 发布日期:2015-06-11
作者简介:联系人简介: 王海军, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事高分子凝聚态理论研究. E-mail:whj@hbu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21374028, 21306034)、河北省自然科学基金(批准号: B2014201103)、河北省高等学校科学技术研究项目(批准号: QN20131079)和河北省青年拔尖人才项目支持

Cyclization in Hyperbranched Polymerization System of AB_g Type^†

CHANG Peiyang¹, WANG Yunming^1,², GU Fang¹, WANG Haijun^1,^3,^4,^*()

1. College of Chemistry and Environmental Science, Hebei University, Baoding 071002, China
2. College of Science, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, China
3. Key Laboratory of Chemical Biology, Hebei Province,4. Key Laboratory of Medical Chemistry and Molecular Diagnosis,Ministry of Education, Hebei University, Baoding 071002, China

Received:2015-03-25 Online:2015-08-10 Published:2015-06-11
Contact: WANG Haijun E-mail:whj@hbu.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.21374028, 21306034), the Natural Science Foundation of Hebei Province, China(No.B2014201103), the Youth Foundation from Educational Committee of Hebei Province, China(No.QN20131079) and the Project for Top Young Talent of Hebei Province, China

摘要/Abstract

摘要：

研究了AB_g型超支化聚合反应中的环化效应, 给出高分子代数生长的微分动力学方程, 并通过环化反应的内在特征确定了环化反应与分子间反应的速率常数. 进而利用Monte Carlo模拟方法得到了树状高分子和含环高分子的数量、环的尺寸分布以及高分子数均和重均分子量等, 讨论了环化效应对聚合体系平均特征的影响. 结果表明, 环化效应取决于单体体积分数、溶剂效应和官能度之间的协同作用, 其中单体的体积分数在环化反应中起着主导作用, 而溶剂效应和官能度之间则相互竞争.

关键词: 超支化聚合物, 环化效应, 溶剂效应, Monte Carlo模拟

Abstract:

The effect of cyclization on the average properties of hyperbranched polymers formed in the polymerization system of AB_g type was investigated by the method of Monte Carlo simulation. In the system of interest with cyclization, a set of differential kinetic equations based on the generation growth of polymers was given. The simulation is then performed by using the intermolecular and intramolecular reaction rates deduced from the principle of statistical mechanics. Specifically, the number of treelike and cyclic polymers, the number of loops, size distribution, the number- and weight-average molecular weights were given. Furthermore, the effect of cyclization on the average properties of polymers was discussed. It is shown that the volume fraction of monomers plays an important role in cyclization, which determines whether the influence of solvent quality and functionality is significant or not. As a result, the cyclization depends in essence on the cooperation of the above three factors. It is expected that the present study is helpful to design the related materials.

Key words: Hyperbranched polymer, Cyclization effect, Solvent effect, Monte Carlo simulation

中图分类号:

O631
O641

TrendMD:

常沛杨, 王云明, 顾芳, 王海军. AB_g型超支化聚合反应中的环化效应. 高等学校化学学报, 2015, 36(8): 1627.

CHANG Peiyang, WANG Yunming, GU Fang, WANG Haijun. Cyclization in Hyperbranched Polymerization System of AB_g Type^†. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(8): 1627.

图/表 8

Fig.1 Plots of NR against p in AB2 system for α=0.5 and different ϕ

Fig.2 Plots of fR against p in AB2 system for α=0.5 and different ϕ

Fig.3 Plots of Mw against p in AB2 system for α=0.5 and different ϕ(dotted lines denote the corresponding plots without cyclization)

Fig.4 Plots of MBw and MRw against p in AB2 system for α=0.5 and varied ϕ

Fig.5 Plots of R(m) against p and m in AB2 system for α=0.5 and ϕ=0.1

Fig.6 Plots of NR against p in AB2 system for different ϕ and α

Fig.7 Plots of Mw against p in AB2 system for different ϕ and α

Fig.8 Plots of NR against p for different g and ϕ with α=0.4

参考文献 36

[1]	Kim Y. H., Webster O. W., Macromolecules, 1992, 25(21), 5561—5572
[2]	Gao C., Yan D. Y., Prog. Polym. Sci., 2004, 29(3), 183—275
[3]	Tang A. Q., Jiang Y. S., Science Record, 1958, 2(3), 100—105
	(唐敖庆, 江元生. 科学记录, 1958, 2(3), 100—105)
[4]	Spouge J. L., Maromolecules, 1983, 16(1), 121—127
[5]	Zhou Z. P., Yan D. Y., Chem. J. Chinese Universities, 1999, 20(12), 1978—1981
	(周志平, 颜德岳. 高等学校化学学报, 1999, 20(12), 1978—1981)
[6]	Yan D. Y., Zhou Z. P., Macromolecules, 1999, 32(3), 819—824
[7]	Zhou Z. P., Yan D. Y., Polymer, 2000, 41(12), 4549—4558
[8]	Hong X. Z., Wang H. J., Zhao B. H., Zhao M., Ba X. W., Chem. J. Chinese Universities, 2002, 23(12), 2336—2339
	(洪晓钟, 王海军, 赵宝辉, 赵敏, 巴信武. 高等学校化学学报, 2002, 23(12), 2336—2339)
[9]	Cheng K. C., Wang L. Y., Macromolecules, 2002, 35(14), 5657—5664
[10]	Yang Y.L., Zhang H. D., Monte Carlo Methods in Polymer Science, Fudan University Press, Shanghai, 1993, 237—260
	(杨玉良, 张红东. 高分子科学中的Monte Carlo方法, 上海: 复旦大学出版社, 1993, 237—260)
[11]	Semlyen J. A., Adv. Polym. Sci., 1976, 21, 41—75
[12]	Suematsu K., Adv. Polym. Sci., 2002, 156, 137—214
[13]	Kuchanov S., Slot H., Stocks A., Prog. Polym. Sci., 2004, 29(6), 563—663
[14]	Jacobson H., Stockmayer W.H., J. Chem. Phys., 1950, 18(12), 1600—1606
[15]	Harris F. E., J. Chem. Phys., 1955, 23(8), 1518—1525
[16]	Flory P. J., Semlyen J. A., J. Am. Chem. Soc., 1966, 88(14), 3209—3212
[17]	Gordon M., Temple W. B., Macromol. Chem., 1972, 152(1), 277—289
[18]	Stanford J. L., Stepto R. F. T., J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1, 1975, 71, 1292—1307
[19]	Avlund A. S., Kontogeorgis G. M., Chapman W. G., Mol. Phys., 2011, 109(14), 1759—1769
[20]	Tavares J. M., Rovigatti L., Sciortino F., J. Chem. Phys., 2012, 137(4), 044901
[21]	Rovigatti L., Tavares J. M., Sciortino F., Phys. Rev. Lett., 2013, 111(16), 168302
[22]	Geiser D., Höcker H., Macromolecules, 1980, 13(3), 653—656
[23]	Zheng F. A., Liu F. Q., Zhao D. H., Tang X. Y., Chem. J. Chinese Universities, 1986, 7(4), 372—378
	(郑福安, 刘凤歧, 赵东辉, 汤心颐. 高等学校化学学报, 1986, 7(4), 372—378)
[24]	Ercolani G., Mandolini L., Mencarelli P., Macromolecules, 1988, 21(5), 1241—1246
[25]	Zhang W. J., Tang X. Y., Chem. J. Chinese Universities, 1988, 9(8), 829—833
	(张万金, 汤心颐. 高等学校化学学报, 1988, 9(8), 829—833)
[26]	Chen Z. G., Xia W., Wen H., Wang D., Li Y. N., Hu J. L., Chem. Res. Chinese Universities, 2013, 29(4), 699—705
[27]	Ercolani G., Mandolini L., Mencarelli P., Roelens S., Roelens S., J. Am. Chem. Soc., 1993, 115(10), 3901—3908
[28]	Li H., Zhang J., Liu H., Sun C. C., Chem. J. Chinese Universities, 2011, 32(10), 2410—2414
	(李慧, 张静, 刘鸿, 孙家鍾. 高等学校化学学报, 2011, 32(10), 2410—2414)
[29]	Erukhimovich I., Thamm M. V., Ermoshkin A. V., Macromolecules, 2001, 34(16), 5653—5674
[30]	Loverde S. M., Ermoshkin A. V., Cruz M. O. D. L., J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 2005, 43(7), 796—804
[31]	Kricheldorf H. R., Macromol. Rapid Comm., 2007, 29(21), 1695—1704
[32]	Gillespie D. T., Annu. Rev. Phys. Chem., 2007, 58, 35—55
[33]	Pam L. S., Spell L. L., Kindt J. T., J. Chem. Phys., 2007, 126(13), 134906
[34]	Xiong Z. M., Han C. C., Liao Q., J. Chem. Phys., 2012, 136(13), 134902
[35]	He X. H., Tang J., J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem., 2008, 46(13), 4486—4494
[36]	Rubinstein M., Colby R.H., Polymer Physics, Oxford University Press, New York, 2003, 50—133

AB_g型超支化聚合反应中的环化效应

Cyclization in Hyperbranched Polymerization System of AB_g Type^†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 36

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	曹凯悦, 彭金武, 李宏斌, 石埕荧, 王鹏, 刘佰军. 基于聚苯并咪唑/超支化聚合物的交联共混体系的高温质子交换膜[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 2049.
[2]	樊娟娟, 韩媛媛, 崔杰. ABC三嵌段共聚物胶束从多间隔结构到多核结构转变的Monte Carlo模拟[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 857.
[3]	于彦存, 王显, 葛君杰, 刘长鹏, 邢巍. 超支化聚合物氮修饰Pd催化剂促进甲酸电催化氧化[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(7): 1433.
[4]	李庆, 易平贵, 陶洪文, 李洋洋, 张志于, 彭文宇, 李玉茹. 溶剂效应和取代基效应对2-(2-氨基苯基)苯并噻唑光谱性质及激发态分子内质子转移的影响[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(7): 1425.
[5]	王倩倩,尹露萍,顾芳,王海军. 分批投料模式下加核自缩合乙烯基体系的Monte Carlo模拟[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(10): 2241.
[6]	王鹏, 吴宪, 张汉宇, 由凯元, 刘振超, 刘佰军. 磺化聚醚醚酮酮/氨基封端超支化聚酰亚胺复合膜的制备[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(3): 405.
[7]	李逊, 薛玉瑞, 宋宇, 张文科. 硫醚-金配位相互作用的单分子力谱研究[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(12): 2774.
[8]	王云明, 常沛杨, 顾芳, 王海军. 自缩合乙烯基聚合体系中的环化效应[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(4): 660.
[9]	高丽娟, 王莉, 王圣燕, 井淑波. 溶剂对镍(Ⅱ)金属有机骨架结构的影响[J]. 高等学校化学学报, 2016, 37(9): 1589.
[10]	王英英, 崔杰, 韩媛媛, 姜伟, 孙迎春. 在平行板受限条件下AB两嵌段共聚物/纳米粒子复合物自组装行为的Monte Carlo模拟[J]. 高等学校化学学报, 2016, 37(5): 1010.
[11]	王海卫, 梁学称, 徐昆, 谭颖, 路璀阁, 王丕新. 基于超支化聚合物两性水凝胶的制备及性能[J]. 高等学校化学学报, 2016, 37(4): 752.
[12]	王潇, 杨新国, 沈启立. 含密胺基团新型酰胺类凝胶因子的合成、性能及Hansen溶度参数对凝胶行为的预估[J]. 高等学校化学学报, 2016, 37(11): 2068.
[13]	刘冬梅, 戴利均, 段晓征, 石彤非, 张汉壮. 均聚物/两嵌段共聚物/均聚物三元聚合物共混体系界面性质的Monte Carlo模拟[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(9): 1752.
[14]	李思佳, 张万喜, 姚卫国, 石彤非. 受限高分子薄膜界面动力学与缠结的关系[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(6): 1133.
[15]	刘冬梅, 段晓征, 石彤非, 蒋放, 张汉壮. 均聚物分子链长对A/AB/B聚合物共混体系界面性质影响的Monte Carlo模拟研究[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(12): 2532.

ABg型超支化聚合反应中的环化效应

Cyclization in Hyperbranched Polymerization System of ABg Type†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 36

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

AB_g型超支化聚合反应中的环化效应

Cyclization in Hyperbranched Polymerization System of AB_g Type^†