Synthesis and Rheological Properties of Pillar［5］arene-polyethylene Glycol-conjugated Poly（pseudo）rotaxanes as Slide-ring Materials

doi:10.7503/cjcu20230211

Abstract

Abstract:

A series of pillar［5］arene（P5）-polyethylene glycol（PEG）-linked polymers was prepared. The new polymers were revealed to form interpenetrated poly（pseudo）rotaxanes by the threading of the PEG chains into the cavity of P5 in solvent-free melted state. The interpenetration of the new poly（pseudo）rotaxanes were confirmed by proton nuclear magnetic resonance（¹H NMR） titration spectra experiments. X-ray powder diffraction， differential scanning calorimetry， and thermal gravimetric analysis experiments supported that the interpenetrating slide-ring polymers have good crystal structures， thermal performance and thermal stability， while the solid-state poly（pseudo）rotaxanes formed by PEG of approximately 1×10⁶ molecular weight exhibited good slide ring effects and their rheological behaviors were influenced by factors such as chain length， slide ring number， and slide ring motion. The results show that P5 is a useful macrocycle to form new solid-state slide-ring polymers that can exhibit good thermal stability， flexibility， and elastic mechanism responsiveness.

Key words: Pillar［5］arene, Polyethylene glycol, Poly（pseudo）rotaxane, Slide-ring material, Rheological property

CLC Number:

O641.3

TrendMD:

LIU Shijia, LI Qian, CUI Kun, MA Zhi, ZHANG Danwei, WANG Hui, LI Zhanting. Synthesis and Rheological Properties of Pillar［5］arene-polyethylene Glycol-conjugated Poly（pseudo）rotaxanes as Slide-ring Materials[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(10): 20230211.

Figures/Tables 7

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Sample	n（—OH）∶n（—COOH） ^a	m（PEG）/g	m［P5⁃（COOH）_1.3］/g	w（%） ^b
P⁃10⁃1 ^c	2∶1	40.0	0.40	1.00%
P⁃10⁃2 ^c	4∶1	40.0	0.20	0.50%
P⁃10⁃3 ^c	16∶1	40.0	0.05	0.13%
P⁃100⁃1 ^d	2∶1	40.0	0.04	0.10%
P⁃100⁃2 ^d	4∶1	40.0	0.02	0.050%

Sample	n（—OH）∶n（—COOH） ^a	m（PEG）/g	m［P5⁃（COOH）_1.3］/g	w（%） ^b
P⁃10⁃1 ^c	2∶1	40.0	0.40	1.00%
P⁃10⁃2 ^c	4∶1	40.0	0.20	0.50%
P⁃10⁃3 ^c	16∶1	40.0	0.05	0.13%
P⁃100⁃1 ^d	2∶1	40.0	0.04	0.10%
P⁃100⁃2 ^d	4∶1	40.0	0.02	0.050%

Annealing time/h	m（polymer）/mg	m_theo（P5⁃3） ^a /mg	m_extra（P5⁃3） ^b /mg	Free ratio（%）	Interpenetration ratio（%）
12	100.2	1.002	0.4849	48.39	51.61
24	100.4	1.004	0.1305	13.00	87.00
36	102.6	1.026	0.1013	9.87	90.13
48	103.0	1.030	0.1077	10.46	89.54

Annealing time/h	m（polymer）/mg	m_theo（P5⁃3） ^a /mg	m_extra（P5⁃3） ^b /mg	Free ratio（%）	Interpenetration ratio（%）
12	100.2	1.002	0.4849	48.39	51.61
24	100.4	1.004	0.1305	13.00	87.00
36	102.6	1.026	0.1013	9.87	90.13
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