超支化聚合物：前景光明

本文刊载于《科学观察》2007年第2卷第5期P41。

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人工合成高分子发展近100年来，已有线形、支化、交联三大类具有不同构造的聚合物在工业上获得了广泛的应用，其中塑料、纤维和橡胶材料及制品对人类的生活和生产产生了巨大的影响。那么，高分子科学与技术还能够进一步发展吗？第四大类新型聚合物：树枝状聚合物(dendritic polymers)的诞生和快速发展对此给出了肯定的答案：高分子科学的前景将更加美好。

顾名思义，树枝状聚合物是具有类似树枝状支化结构的三维立体构造的高分子，主要包括树状大分子(dendrimers)和超支化聚合物 (hyperbranched polymers)两亚类品种。二者都具有高溶解度、低黏度、大量端基官能团和分子内部空穴结构等独特的性质，因而在生物医药载体、流变添加剂、涂料、智能材料、功能材料、超分子化学等领域具有巨大的应用潜力。另外，这类大分子的分子粒径一般在2～10纳米，分子间彼此不发生缠结作用，是真正意义上的单分子有机纳米材料，因而将在纳米科技领域大有作为。树状大分子和超支化聚合物的区别在于：前者具有规整的支化结构（支化度为1）、分子量呈单分散性、所有官能团分布于分子外表面，而后者的支化结构随机分布（支化度为0.5左右）、分子量呈多分散性、官能团随机分布于分子的线性和末端单元。树状大分子的结构完美，但合成困难，一般需要多步保护、脱保护反应及分离提纯，因而难以大批量制备；而超支化聚合物可由AB2型单体一步反应而得，可以进行规模化制备，在工业应用上具有明显的优势。(www.xing528.com)

我们这篇关于超支化聚合物的长篇综述文章（Prog.Polym.Sci.,2004,29,183-275）发表于2004年。早在1952年，诺贝尔奖获得者P.J.Flory就用几率法处理了AB2型单体缩聚生成高度支化聚合物的反应，并给出了分子量分布函数。但直到上世纪80年代末期，第一例超支化聚合物才由杜邦公司的研究员Kim和Webster在试验室合成出来，并逐渐引起科学界和工业界的广泛关注。经过10多年的发展，国内外学者在合成、改性、表征及应用等各方面都取得了许多优秀成果。我们自己也在此领域做了一些工作，如：提出了由商品化的双组份单体通过一步反应合成超支化聚合物的新思想，建立了多种不等活性合成新方法，并被许多国际同行推广应用。发展了自缩合开环聚合和自缩合电荷转移共聚合法。基本解决了传统合成策略的原料非商品化、难以规模生产、结构不可控、双组份体系易交联等难题，制备了多品种、多系列、多功能的超支化聚合物，使超支化聚合物的合成变得简便、可控、成本低廉，并适合大批量生产。另外，颜等人对超支化聚合物的聚合反应动力学理论也做了实质性贡献。结合自己的工作，我们对本领域的成果做了较完整系统的归纳和评述，提出了更科学的合成分类法，还重点介绍了让大家更感兴趣也更接近实用的功能化方法和应用技术，不但总结了文献，而且融入了作者自己的经验和见解，让初次接触本领域的读者能快速容易地了解该领域的全貌，也给从事这一领域的研究者分享了我们的认识和体会。也许这正是文章被广泛阅读和引用的原因所在。

近三年来，该领域又有了许多令人鼓舞的新发展，尤其是超支化聚合物的超分子自组装方面，取得了一系列新成果，得到了多维度、多尺度的组装结构，逐渐形成了一个新的研究方向。这些成果需要一本专著才能介绍得更清楚，我们正为此努力。除此以外，今后与其他学科如生物医学、纳米科技等交叉渗透，找到更宽更广更大的用途，进而推动整个高分子科学和技术的革新，将是超支化聚合物发展的关键所在。

“雄关漫道真如铁，而今迈步从头越”。超支化聚合物还处在发展期，毫无疑问，其前景无限光明，但要做到像线形聚合物那样被广泛应用，还有很长的路要走。衷心期待更多的有识之士来关心浇灌这一颗颗迷人的分子“树”，让它们开出更绚烂的花朵，结出更丰硕的果实！