专利名称：一种高分子单链的制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子单链的制备工艺。
背景技术：
随着纳米科技在高分子领域的不断升温，高分子单链和寡链凝聚态已成为高分子凝聚态物理研究中的一个新领域。高分子单链一般以纳米尺度的微粒孤立存在，分子间没有缠结，与经典的高分子缠结凝聚态概念完全不同。从理论意义上讲，一个单链的高分子是最简单的体系。从实践意义上讲，我们知道当很多材料的结构单元尺度降低到纳米材料的范畴时，材料可能会诞生许多奇特的性质。这些特性已在无机材料、金属材料中得到广泛验证与应用。但对于高分子材料，目前的工作开展非常之少，一个重要的原因是制备单链高分子样品非常困难，制约了实验与理论研究的发展。目前已知的制备高分子单链颗粒的方法可分成两类一类是利用分子链相互孤立存在的极稀溶液，将它喷雾到某种基质上(如云母片、硅片、液体表面上)自然挥发或者将极稀溶液直接冷冻干燥，但是采用该方法所需的溶液浓度一般在10-6g/ml以下，最后得到的高分子单链样品不仅数量极少，而且难于收集；另一类方法是在每个乳液粒子中仅有一个单体分子被引发的理想条件下进行单体的微乳液聚合，该方法虽可提供较大量样品，但对实验技术条件要求高，不适用于所有高分子体系，最重要的是难以保证所得样品是单链而不是寡链或多链。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的高分子单链样品数量少和难于收集的不足，提供了一种高分子单链的制备方法。本发明包括a、将聚合物溶于低沸点溶剂中，配成聚合物溶液，磁力搅拌溶液，使聚合物分子链在溶液中处于彼此孤立状态；它还包括下述步骤b、将该溶液滴加到沉淀溶剂中，磁力搅拌混合溶液，控制温度在低沸点溶剂沸点和沉淀溶剂沸点之间，恒温0.5～1小时，单链聚合物沉淀到沉淀溶剂中；c、离心分离或过滤沉淀溶剂，获得塌缩成球形的单链高分子颗粒。本发明制备的高分子单链所需溶液浓度的数量级(10-3～10-5)比传统方法(10-4～10-6)至少高一个数量级，这意味着本方法制备的高分子单链的产率至少提高了十倍。本发明工艺简单，可以制备大量样品；适用于所有高分子体系；可以制备粒径最小的高分子纳米颗粒材料；通过离心分离或过滤收集样品也相对简单；沉淀溶剂可以回收，反复使用，降低了环境污染，节约了成本；所得产品仅为高分子单链。本发明具有工艺简单、成本低、高分子单链容易收集的优点。
图1为原子力显微镜检测结果，图2为透射电镜检测结果。
具体实施例方式
一本实施方式按照下述步骤进行制备a、将聚合物溶于低沸点溶剂中，配成聚合物溶液，磁力搅拌溶液，使聚合物分子链在溶液中处于彼此孤立状态；b、将该溶液滴加到的沉淀溶剂中，磁力搅拌混合溶液，控制温度在低沸点溶剂沸点和沉淀溶剂沸点之间，恒温0.5～1小时，由于低沸点溶剂被萃取到沉淀剂中，所以单链聚合物直接沉淀到沉淀溶剂中，残留的少量低沸点溶剂被加热挥发掉；c、离心分离或过滤沉淀溶剂，获得塌缩成球形的单链高分子颗粒。所述a步骤中聚合物溶液的浓度略小于临界交替浓度；沉淀溶剂不溶于聚合物，与低沸点溶剂互溶；沉淀溶剂的沸点比低沸点溶剂的沸点高40～50℃；低沸点溶剂的沸点小于50℃。
具体实施方式
二参见图1和图2，本实施方式按照下述步骤进行制备a、称取0.02g分子量为3.0×105的聚苯乙烯溶于10ml二氯甲烷中，配成体积浓度为2.0×10-3g/ml的聚苯乙烯溶液，在25℃下磁力搅拌1h，使聚苯乙烯分子链在溶液中相互分离；b、取几滴该溶液滴加到10ml乙醇(b.p78.3℃)溶液中，磁力搅拌并在40～45℃的温度下加热0.5～1h，由于二氯甲烷溶于乙醇而聚苯乙烯不溶于乙醇溶液，因此单链聚苯乙烯直接沉淀到乙醇溶液中，残留的少量低沸点二氯甲烷通过加热被除去；c、离心分离或过滤乙醇溶液，得到塌缩成球形的聚苯乙烯单链颗粒。将悬浮有单链聚苯乙烯的乙醇溶液分别滴到云母和覆有碳膜铜网表面，进行原子力显微镜(AFM)与透射电镜(TEM)检测。AFM结果显示，球形微粒高度为8nm左右，TEM检测结果显示，球形微粒平均直径为8nm左右；以上实验结果与利用高分子分子量理论计算值D＝8nm完全吻合，从而证明了根据本方法制备的高分子为单链，并非寡链或多链。
具体实施方式
三参见图1和图2，本实施方式按照下述步骤进行制备a、称取0.03g分子量为1.7×105的聚苯乙烯溶于10ml二氯甲烷中，配成浓度为3.0×10-3g/ml的聚苯乙烯溶液，在30℃下磁力搅拌0.5h，使聚苯乙烯分子链在溶液中相互分离；b、取几滴该溶液滴加到10ml乙醇(b.p78.3℃)溶液中，磁力搅拌并在50～60℃的温度下加热0.5～1h，由于二氯甲烷溶于乙醇而聚苯乙烯不溶于乙醇溶液，因此单链聚苯乙烯直接沉淀到乙醇溶液中，残留的少量低沸点二氯甲烷通过加热被除去；c、离心分离或过滤乙醇溶液，得到塌缩成球形的聚苯乙烯单链颗粒。将悬浮有单链聚苯乙烯的乙醇溶液分别滴到云母和覆有碳膜铜网表面，进行原子力显微镜(AFM)与透射电镜(TEM)检测。AFM结果显示，球形微粒高度为8nm左右，TEM检测结果显示，球形微粒平均直径为8nm左右；以上实验结果与利用高分子分子量理论计算值D＝8nm完全吻合，从而证明了根据本方法制备的高分子为单链，并非寡链或多链。
权利要求
1.一种高分子单链的制备方法，它包括a、将聚合物溶于低沸点溶剂中，配成聚合物溶液，磁力搅拌溶液，使聚合物分子链在溶液中处于彼此孤立状态；其特征在于它还包括下述步骤b、将该溶液滴加到沉淀溶剂中，磁力搅拌混合溶液，控制温度在低沸点溶剂沸点和沉淀溶剂沸点之间，恒温0.5～1小时，单链聚合物沉淀到沉淀溶剂中；c、离心分离或过滤沉淀溶剂，获得塌缩成球形的单链高分子颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种高分子单链的制备方法，其特征在于a步骤中聚合物溶液的浓度小于临界交替浓度。
3.根据权利要求1所述的一种高分子单链的制备方法，其特征在于沉淀溶剂不溶于聚合物，与低沸点溶剂互溶。
4.根据权利要求1所述的一种高分子单链的制备方法，其特征在于低沸点溶剂的沸点小于50℃。
5.根据权利要求1或3所述的一种高分子单链的制备方法，其特征在于沉淀溶剂的沸点比低沸点溶剂的沸点高40～50℃。
全文摘要
一种高分子单链的制备方法，涉及高分子单链的制备工艺。本发明为了解决现有技术存在的高分子单链样品数量少和难于收集的不足，提供了一种高分子单链的制备方法。本发明包括下述步骤a.将聚合物溶于低沸点溶剂中，配成聚合物溶液，磁力搅拌溶液，使聚合物分子链在溶液中处于彼此孤立状态；b.将该溶液滴加到沉淀溶剂中，磁力搅拌混合溶液，控制温度在低沸点溶剂沸点和沉淀溶剂沸点之间，恒温0.5～1小时，单链聚合物沉淀到沉淀溶剂中；c.离心分离或过滤沉淀溶剂，获得塌缩成球形的单链高分子颗粒。本发明具有工艺简单、成本低、高分子单链容易收集的优点。
文档编号C08J3/00GK1560116SQ200410013589
公开日2005年1月5日 申请日期2004年3月2日 优先权日2004年3月2日
发明者王铀, 张春芳, 王 铀 申请人:哈尔滨工业大学