极性单体与乙烯和双烯烃配位共聚合的关键问题和机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21634007
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    288.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0109.高分子合成
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Coordination polymerization of polar monomers with ethylene and conjugated dienes is one of the most efficient methods to realize functionalizing and high value-added commonly used polymer materials like polyethylene plastics and poly conjugated diene rubbers. However, the catalysts applied for this coordination copolymerization are usually Lewis acidic transition metals based complexes which are easily poisoned by the Lewis basic polar groups from the polar monomers owing to acid-base interaction, leading to low activity, low molecular weight and low polar group insertion. Thus the coordination polymerization of polar and nonpolar monomers is one of the most challenging projects of polymer science. Recently, we found that the polar group might activate the catalysts and control the stereo-regularity of the monomers. Based on this, in this project, we will design and synthesize a series of rare-earth metal complexes with various sterics and electronics, to explore the possibility of controlling the reversible chelating and the strength between the Lewis basic polar group and the Lewis acidic metal center, and thus influencing the catalytic activity; study the effects of the type and position of the polar substituents on the coordination privilege of the polar monomers to the metal centers and the competitive coordination of the active double bonds from polar and nonpolar monomers, as well as the selectivity; investigate how to vary the intrinsic reaction ratios of monomers to change the polar group insertion rates and their distribution along the polymer chains. Finally to realize the di- and tri-polymerizations of polar styrenes, polar conjugated dienes with ethylene, styrene and dienes to form the block, gradient, taper and random microstructure products, and to reveal the mechanism.
极性单体与乙烯和双烯烃配位共聚合是实现聚乙烯塑料和聚双烯烃橡胶等通用材料功能化、高性能化的重要途径。该共聚反应的催化剂通常是Lewis酸性的过渡金属配合物,极性单体为Lewis碱,二者螯合作用使催化剂毒化,导致共聚活性、产物分子量、极性单体插入率等都非常低。解决上述问题是高分子科学前沿课题之一。最近我们发现极性基团可以“活化”催化剂并控制单体选择性。本课题拟设计与合成不同空间与电子效应的稀土催化剂,探索中心金属Lewis酸性与极性单体Lewis碱性对螯合作用强弱与可逆性、进而对催化活性的影响;研究极性基团的种类与取代位置对极性单体与活性种配位优势的影响、对极性与非极性单体中反应性双键竞争配位-插入的影响及立体选择性的控制;寻求改变单体间固有竞聚率、调节极性基团的插入率并控制其分布的途径。实现极性苯乙烯、极性共轭双烯烃和乙烯、苯乙烯和共轭双烯烃立体可控嵌段、梯度和无规共聚,并揭示机理。

结项摘要

烯烃或共轭二烯烃与极性单体共聚合时将功能化基团引入非极性橡胶材料和塑料的直接方法,简便、高效、可控性好,是通用高分子材料高值化的新途径。然而极性功能基团对催化剂的毒化作用导致催化剂失效是必须解决的关键问题。.本项目设计与合成出一系列茂基、非茂基和限制几何构性催化剂和一系列功能化共轭双烯烃、极性苯乙烯单体、联烯单体。采用上述新催化剂分别实现了独特的2,3-选择性联烯聚合,首次通过配位聚合方法制备出羟基功能化聚丙烯;实现了含硼酸酯乙烯基单体立体规整性聚合并经聚合后氧化反应,首次合成出间规聚乙烯醇。目前唯一商品化含羟基聚乙烯是在极端条件比如高温、高压下自由基聚合制备的,而商业化聚乙烯和聚丙烯通常是配位聚合得到的,丙烯不能自由基聚合,因此,这一策略为开发功能化尤其是羟基功能化聚烯烃提供了新出路。.通过乙烯与极性苯乙烯共聚合,成功将含卤素、甲氧基、甲硫基、氨基等功能基团引入聚乙烯中得到交替、无规和多嵌段链结构的功能化乙烯基共聚物。通过调节活性中心的电子结构,首次合成出含氟乙烯基热塑性弹性体,其有别于Dow化学的链穿梭多嵌段乙烯基弹性体、链行走机理制备的超支化聚乙烯弹性体及ExxonMobil的热塑性聚烯烃弹性体共混物。.通过苯乙烯和极性苯乙烯衍生物共聚合制备出立构规整度可控,以及组成和分布可控的功能化全同、间同聚苯乙烯共聚物、聚苯乙烯低聚物、间规-无规立构嵌段聚苯乙烯。这些共聚物有望用于阻燃剂、手性柱填料等领域。.以生物质原料苯并呋喃为单体,采用Lewis酸开环聚合,制备出高玻璃化温度、高透明度聚合物;以纤维素衍生物羟甲基糠醛为单体,杂蝎型锌氢催化剂,通过逐步-加成新聚合反应模式,制备出聚硅醚等材料。.揭示了极性苯乙烯和共轭双烯烃单体配位均聚合与共聚合时区域与立体选择性控制机理;提出了极性基团位置控制单体竞聚率模型;极性基团如氟原子返扣活性中心导致聚合活性共单体正效应模型;首次提出逐步-加成聚合概念。

项目成果

期刊论文数量(47)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Isospecific alternating copolymerization of unprotected polar styrenes and ethylene by the Cs symmetric scandium precursor via synergistic effects of two substituent groups
Cs对称钪前驱体通过两个取代基的协同作用对未保护的极性苯乙烯和乙烯进行同构交替共聚
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    GIANT
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Wang Tiantian;Wang Baoli;Cui Dongmei
  • 通讯作者:
    Cui Dongmei
The yttrium-catalyzed heteroatom-assisted terpolymerization of ortho-alkoxystyrene, isoprene and butadiene with high regio- and stereoselectivity
钇催化杂原子辅助的邻烷氧基苯乙烯、异戊二烯和丁二烯的高区域和立体选择性三聚反应
  • DOI:
    10.1039/d1py00840d
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    POLYMER CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhong Yuanhao;Wang Baoli;Cui Dongmei
  • 通讯作者:
    Cui Dongmei
Side-Arm Assisted Anilido-Imine Based Rare-Earth Metal Complexes for Isoprene Stereoselective Polymerization.
侧臂辅助苯胺亚胺基稀土金属配合物用于异戊二烯立体选择性聚合
  • DOI:
    10.3390/molecules26144154
  • 发表时间:
    2021-07-08
  • 期刊:
    Molecules (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu Y;Liu X;Cui D
  • 通讯作者:
    Cui D
Stereoselective Polymerization of an Aromatic Vinyl Monomer to Access Highly Syndiotactic Poly(vinyl alcohol)
芳香族乙烯基单体的立体选择性聚合得到高度间规聚(乙烯醇)
  • DOI:
    10.1002/marc.202000038
  • 发表时间:
    2020-04-13
  • 期刊:
    MACROMOLECULAR RAPID COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Huang, Jianming;Jiang, Yang;Cui, Dongmei
  • 通讯作者:
    Cui, Dongmei
Sequence-controlled ethylene/styrene copolymerization catalyzed by scandium complexes
钪配合物催化顺序控制乙烯/苯乙烯共聚
  • DOI:
    10.1039/c8py01326h
  • 发表时间:
    2019-01-14
  • 期刊:
    POLYMER CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Liu, Bo;Wang, Lingfang;Cui, Dongmei
  • 通讯作者:
    Cui, Dongmei

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其他文献

高顺式-1,4-立构规整丁戊橡胶的合成与性能研究
  • DOI:
    10.14028/j.cnki.1003-3726.2021.06.013
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    高分子通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄立贤;张凯;李世辉;崔冬梅
  • 通讯作者:
    崔冬梅
Rare earth complex and preparation method of rare earth complex, catalysis system for polymerization and preparation method of catalysis system, and preparation method of polymer
稀土配合物及其制备方法、聚合用催化体系及其制备方法、聚合物的制备方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔冬梅;潘玉鹏
  • 通讯作者:
    潘玉鹏
Yttrium-catalyzed cis-1,4-Selective Polymerization of 2-(4-Halophenyl)-1,3-Butadienes and Their Copolymerization with Isoprene
钇催化顺式1,4-选择性聚合2-(4-卤代苯基)-1,3-丁二烯及其与异戊二烯的共聚
  • DOI:
    10.1007/s10118-021-2505-3
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Chinese Journal of Polymer Science
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    黄建铭;姚昌广;李世辉;崔冬梅
  • 通讯作者:
    崔冬梅
过渡金属催化N-磺酰基取代的杂环化合物的合成研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    浙江化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔冬梅;孟倩
  • 通讯作者:
    孟倩
铂催化剂在炔烃\烯炔类化合物成环反应中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    浙江化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王倩;崔冬梅
  • 通讯作者:
    崔冬梅

其他文献

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新型热塑性弹性体的合成:催化剂、链结构、机理与材料性能
  • 批准号:
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相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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