端基指數TI精確描述超支化高分子拓撲結構論文發表在J. Phys. Chem. B上
Heng Chen, Jie Kong*, Terminal Index: a new
way for precise description of topologic structure of highly branched polymers
derived from A2+B3 stepwise polymerization, J.
Phys. Chem. B, 2014, 118 (12), pp 3441–3450
樹狀或超支化拓撲結構是具有代表性的一類高分子非線形構造形式，與傳統的線性高分子（如凱芙拉芳綸纖維）和交聯高分子（如人工肌肉）一起，助力了我們的美好生活。
如果說傳統的線性高分子生長遵循的是更快、更長準則，交聯高分子生長采取是是穿插、迂回模式，則超支化高分子生長的主旋律便是像樹枝一樣分叉、分叉再分叉，以便更多的樹梢（端基）接觸自然的饋贈。不同于原始森林樹木的自由生長，避免生長缺陷，對超支化高分子的拓撲結構設計、精確控制合成以及功能開發，一直是高分子化學與物理、高分子材料領域研究者追求的目標。
若實現上述目的，在超支化高分子生長（合成）過程中需要避免環化、線性等陷阱或缺陷。給出拓撲結構定量表征的方法，是實現結構控制合成和功能實現的基礎條件。理學院孔杰課題組在超支化拓撲高分子結構控制方面做了許多探索工作，定義了平均環化數、環均分子量等參數，并實現了定量化表征和測定（Macromolecules, 2012, 45, 6185–6195，Polym. Test.2014, 35, 28-33）。
分叉、環化是競爭過程，也正于此，內環化多數會存在超支化高分子結構之中，因此機械采用經典支化度（DB）描述“分叉”程度時會產生失準。孔杰課題組在內環化邊界條件下，定義了“端基指數”（TI）這一新物理量，推導出內含可實驗測定參數的“端基指數”表達式，如圖所示，TI接近于1或0，分別代表其支化（分叉）和環化（缺陷）的趨勢。進一步，以超支化聚酯、超支化聚硅碳烷作為模型聚合物，結合定量NMR，從實驗的角度對“端基指數”進行計算和表述，研究了“端基指數”表征超支化高分子拓撲結構的準確性和普適性，對分叉還是環化這一“剪不斷理還亂”的問題，給出了定量和具象的回答。
具體而言，論文提出了端基指數（Terminal
Index）這一新物理量（參數）精確描述A2+B3超支化高分子的精細拓撲結構，TI=T/(D+L)，和支化度DB一樣可由定量NMR測定，當TI靠近0時，超支化高分子分子內環化比較明顯；當TI靠近1時，主要為超支化拓撲結構；和經典的DB一起，互相配合，可望精確描述A2+B3型超支化高分子的拓撲結構。論文詳見鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp411888p，感謝NSFC（21374089）的資助。