超分子聚合物科学与工程.pdf

维普资讯 第21卷第2期 高分子材料科学与工程 v。l_21,N。．2 2005年3月 POIYMER MATERIALSSCIENCEAND ENGINEERING Mar．2005 超分子聚合物科学与工程 吕亚非 (北京化工大学材料科学与工程学院，北京 100029) 摘要 ：从超分子聚合物化学(合成与机理)，超分子聚合物物理(结构和性能)和超分子聚合物工程 (加工 与应用)三个方面综述超分子聚合物科学与工程的内容和进展． 关键词：超分子聚合物；非共价键相互作用；自组装；分子识男q；合成子 中图分类号 ：TB39 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—7555(2005)02—0047—05 1 概论 共价键相互作用连接成的阵列(Fig．1)[3．|]。重 根据连接重复单元的相互作用性质，合成 复单元以共价键连接的主链高分子在侧链也可 有机高分子材料可分类为共价键结合的聚合物 显示 由超分子相互作用控制 的高度有序结 (传统的高分子材料)和非共价键结合的聚合物 构[1]。超分子聚合物与传统的聚合物在制备方 (称为超分子聚合物)。共价键结合的聚合物具 法 ，结构和性能上都有很大不同，形成了高分子 有稳定的结构，而超分子聚合物具有较小稳定 材料科学与工程的一个新的分支——超分子聚 性但是动态 (可逆)的结构。超分子聚合物的诞 合物科学与工程 ，包括超分子聚合物化学(合成 生和发展起源于超分子化学，1987年诺贝尔化 与机理)，超分子聚合物物理 (结构和性能)和超 学奖得主LehnJ．M．为超分子化学和超分子聚 分子聚合物工程 (加工与应用)。 合物化学的发展做出了重要贡献 。超分子化学 2 超分子聚合物化学 的定义可描述为通过分子间非共价键相互作用 产生实体的化学[1]。超分子是两个或两个以上 超分子聚合物的合成(超分子聚合)涉及互 的化学物种通过分子间作用力缔合在一起而形 补单体通过分子识别的选择键合、链生长 (组分 沿一定方向的序列键合)和链终止[s]。在超分 成的具有更高复杂性的有组织实体，是继基本 子聚合物化学中的单体组分应具有许多互补和 粒子，原子核，原子 ，分子之后的下一个层次的 识别的“位点”(即基本相互作用点包括一个或 物质。在超分子化学中，非共价键相互作用、分 子识别和 自组装是三个最重要的概念。非共价 多个结合点如官能团)，用A或B表示，可以自 键包括静电作用力 ，氢键 ，范德华力，给体一受体 组装形成非共价键连接的长链 。单体组分可以 相互作用和金属离子配价键等[2]。非共价键的 是小分子也可以是高分子 (用P表示)。单体组 键能远小于共价键 ，但通过非共价键 的自组装 分根据其位点结构可分类为 ：单位点(如金属离 能生成稳定的超分子和超分子聚合物。分子识 子)；双位点包括异位点型：AB(二=)一·)，APB 别是主体 (底物)对客体 (受体)的选择性结合 (二=)一P一·)和同位点型：AA(二=)一c)，APA(二=)一 (靠共价键结合生成化合物，靠非共价键结合生 P—c)；多位点包括异位点型和同位点型。异位 成超分子)。分子识别的本质是分子间的相互作 点型的双位点单体组分