點擊上方「離子液體」，更多精彩內容盡在掌握！
標 籤：學科前沿
關鍵詞：聚離子液體 RAFT聚合 納米粒子
由於結合了離子液體(ILs)和聚合物的優點(例如，前者的類液體離子導電性、化學及熱穩定性，後者的機械性能和可加工性)，聚離子液體(PILs)已逐漸成為一類極有潛力的聚合物，在催化、能量儲存和轉換、電化學裝置、分離等領域具有廣泛應用。通過利用逐步增長聚合工藝、鏈增長聚合工藝，並將不同的聚合物結合陽離子和陰離子物種，即可獲得PILs。
目前，基於PILs的共聚高分子材料大多是由一個PILs嵌段和一個中性嵌段組成的嵌段共聚物，但關於全聚(離子液體)兩親嵌段共聚物的報導仍然很少。僅有的全聚(離子液體)兩親嵌段共聚物的例子是由Detrembleur和Taton開發的，通過聚合誘導自組裝(PISA)在水中生成全聚(離子液體)兩親性嵌段共聚物納米粒子。研究人員發現，在全聚(離子液體)嵌段共聚物體系中，沒有觀察到常見的從球體到纖維或囊泡的形態轉變，這可能是由於兩種嵌段的不相容性。
基於此，裡昂大學的Julien Bernard等人通過水分散可逆加成-斷裂鏈轉移(RAFT)聚合誘導的自組裝，設計出具有各種形態的全聚（離子液體）嵌段共聚物納米粒子，使用一對異構ILs單體，產生在水中具有拮抗溶液行為的大分子構件。
為了通過水分散RAFT介導的PISA(Polymerization-Induced Self-Assembly)來設計精確定義的PILs-b-PILs兩親嵌段共聚物，研究者們選擇了一對水混溶性咪唑鎓基丙烯酸酯異構體，即1-[2-丙烯醯基十二烷基]-3-乙基咪唑溴化物(ADEIBr)和1-[2-丙烯醯乙基]-3-十二烷基咪唑鎓溴化物(AEDIBr)，它們在水介質中的均聚分別產生水溶性和非水溶性聚合物鏈。研究人員首先詳細研究了ADEIBr的水分散RAFT均聚反應，在60分鐘內實現了高轉化率(70%以上)，並隨著轉化率的提高，PADEIBr的摩爾質量逐漸增加。隨後，研究者們探究了PILmacro-RAFT與NIPAAm在DMSO中的鏈延伸能力，在70°C下聚合2小時後，SEC跡線明顯向高分子量移動，PADEIBr前體的峰不再被觀察到，從而確認macro-RAFT有效地參與了鏈增長過程。
圖1. PISA法製備PIL嵌段共聚物納米粒子
圖2. (A)70 °C,使用40% w/w的ADEIBr進行水相RAFT聚合得到的單體轉化率與時間曲線; (B)SEC跡線用於ADEIBr的水性RAFT聚合; (C)70°C,在DMSO中NIPAAm為15% w/w的PADEIBr9與NIPAAm的鏈擴展得到的單體轉化率與時間曲線; (D) 使用NIPAAm進行的PADEIBr9鏈擴展的SEC跟蹤演變
（圖片來源：Polym. Chem.）
研究者使用PADEIBr9作為macro-RAFT試劑，疏水性核PAEDIBr的聚合度(DP)為200-800，[macroCTA]0/[ACPA]0= 5時，最終固體含量為5-25 wt%，聚合溫度固定在70 ℃。最初透明的聚合介質迅速變成乳白色，與PAEDIBr嵌段的生長一致，變得不溶於水並加速膠束化，在3小時內實現了AEDIBr的完全轉化。PADEIBr9作為穩定嵌段，將全聚(離子液體)嵌段共聚物濃度設定為5 wt%的擴鏈實驗，僅產生球形納米粒子，與PAEDIBr嵌段DP無關。然而，與在5 wt%下進行的PISA實驗相反，具有較高DP的疏水性PAEDIBr嵌段的生長提供了具有不同形貌的全聚(離子液體)嵌段共聚物納米粒子，聚合度為600或800的PAEDIBr產生了100-200 nm長的棒狀PIL納米粒子以及自組裝的囊泡。
圖3. 固體含量為15 wt%的PADEIBr9與AEDIBr擴鏈獲得的全聚(離子液體)嵌段共聚物納米顆粒的TEM圖
（圖片來源：Polym. Chem.）
該項工作首次製備得到了基於全聚(離子液體)兩親嵌段共聚物的不同形貌的納米粒子，為後續該領域的研究做出了一定鋪墊。
原文連結：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/PY/D0PY00698J
原文作者：
Jérémy Depoorter, Xibo Yan, Biao Zhang, Guillaume Sudre, Aurélia Charlot, Etienne Fleurya and Julien Bernard
DOI: 10.1039/d0py00698j
更多科技前沿、論文綜述、儀器表徵、會議實時，盡在「離子液體」！
點擊「閱讀原文」即可獲取相關文獻