Model-Based Production of Polymer Chains Having Precisely Designed End-to-End Gradient Copolymer Composition and Chain Topology Distributions in Controlled Radical Polymerization, A Review

Macromolecular Reaction Engineering

Volumn 9, Issue 5, 2015, Pages 409-417

  Li, Xiaohui ^a   Liang, Shaoning ^a   Wang, Wen Jun ^a,b   Li, Bo Geng ^a   Luo, Yingwu ^a   Zhu, Shiping ^c  

^a ZHEJIANG UNIVERSITY   (China)

^b ZHEJIANG UNIVERSITY   (China)

^c MCMASTER UNIVERSITY   (Canada)

Author keywords

Control of chain microstructure; Controlled radical polymerization (CRP); Copolymer composition distribution; Gradient copolymer; Model based monomer feeding strategy (MMFS); Polymer topology; Precision production; Semi batch polymerization

Indexed keywords

ATOM TRANSFER RADICAL POLYMERIZATION; COPOLYMERIZATION; MATERIALS PROPERTIES; MICROSTRUCTURE;

CONTROLLED RADICAL POLYMERIZATION; COPOLYMER COMPOSITIONS; FEEDING STRATEGIES; GRADIENT COPOLYMERS; SEMI-BATCH POLYMERIZATION;

TOPOLOGY;

EID: 84944046254     PISSN: 1862832X     EISSN: 18628338     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/mren.201500012     Document Type: Review

References (121)

1. E. L. Cussler, J. Wei, AIChE J. 2003, 49, 1072.
2. R. Costa, G. D. Moggridge, P. M. Saraiva, AIChE J. 2006, 52, 1976.
3. K. Matyjaszewski, Science 2011, 333, 1104.
4. J. S. Wang, K. Matyjaszewski, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5614.
5. W. J. Wang, P. Liu, B. G. Li, S. Zhu, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2010, 48, 3024.
6. X. Li, W. J. Wang, B. G. Li, S. Zhu, Macromol. React. Eng. 2011, 5, 467.
7. J. Chiefari, Y. K. Chong, F. Ercole, J. Krstina, J. Jeffery, T. P. T. Le, Macromolecules 1998, 31, 5559.
8. J. Huang, W. J. Wang, B. G. Li, S. Zhu, Macromol. Mater. Eng. 2013, 298, 391.
9. Y. Lu, G. Yu, W. J. Wang, Q. Ren, B. G. Li, S. Zhu, Macromolecules 2015, 48, 915.
10. M. K. Georges, R. P. N. Veregin, P. M. Kazmaier, G. K. Hamer, Macromolecules 1993, 26, 2987.
11. C. J. Hawker, A. W. Bosman, E. Harth, Chem. Rev. 2001, 101, 3661.
12. J. Nicolas, Y. Guillaneuf, C. Lefay, D. Bertin, D. Gigmes, B. Charleux, Prog. Polym. Sci. 2013, 38, 63.
13. F. R. Mayo, F. M. Lewis, J. Am. Chem. Soc. 1944, 66, 1594.
14. A. Urretabizkaia, J. R. Leiza, J. M. Asua, AIChE J. 1994, 40, 1850.
15. M. Vicente, C. Sayer, J. R. Leiza, G. Arzamendi, E. L. Lima, J. C. Pinto, J. M. Asua, Chem. Eng. J. 2002, 85, 339.
16. P. Canu, S. Canegallo, M. Morbidelli, G. Storti, J. Appl. Polym. Sci. 1994, 54, 1899.
17. S. Canegallo, P. Canu, M. Morbidelli, G. Storti, J. Appl. Polym. Sci. 1994, 54, 1919.
18. F. Galimberti, A. Siani, M. Morbidelli, G. Storti, Chem. Eng. Comm. 1998, 163, 69.
19. E. Saldívar, W. H. Ray, AIChE J. 1997, 43, 2021.
20. D. J. Kozub, J. F. MacGregor, Chem. Eng. Sci. 1992, 47, 929.
21. A. Penlidis, J. F. MacGregor, A. E. Hamielec, AIChE J. 1985, 31, 881.
22. E. Saldivar-Guerra, E. Vivaldo-Lima, Handbook of Polymer Synthesis, Characterization, and Processing, John Wiley & Sons, USA 2013.
23. M. A. Dubé, J. B. P. Soares, A. Penlidis, A. E. Hamielec, Ind. Eng. Chem. Res. 1997, 36, 966.
24. K. Matyjaszewski, M. J. Ziegler, S. V. Arehart, D. Greszta, T. Pakula, J. Phys. Org. Chem. 2000, 13, 775.
25. W. Jakubowski, A. Juhari, A. Best, K. Koynov, T. Pakula, K. Matyjaszewski, Polymer 2008, 49, 1567.
26. S. B. Lee, A. J. Russell, K. Matyjaszewski, Biomacromolecules 2003, 4, 1386.
27. Y. N. Zhou, J. J. Li, Z. H. Luo, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2012, 50, 3052.
28. J. J. Li, Z. H. Luo, Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 1900.
29. J. Chen, J. J. Li, Z. H. Luo, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2013, 51, 1107.
30. Y. N. Zhou, Z. H. Luo, J. H. Chen, AIChE J. 2013, 59, 3019.
31. Y. Fu, M. F. Cunningham, R. A. Hutchinson, Macromol. Symp. 2007, 259, 151.
32. H. Börner, D. Duran, K. Matyjaszewski, M. Silva, S. S. Sheiko, Macromolecules 2002, 35, 3387.
33. J. J. Li, Y. N. Zhou, Z. H. Luo, Soft Matter 2012, 8, 11051.
34. Y. Shen, S. Zhu, R. Pelton, Macromol. Rapid Commun. 2000, 21, 956.
35. Y. Shen, S. Zhu, AIChE J. 2002, 48, 2609.
36. T. Noda, A. J. Grice, M. E. Levere, D. M. Haddleton, Eur. Polym. J. 2007, 43, 2321.
37. P. Escalé, S. R. S. Ting, A. Khoukh, L. Rubatat, M. Save, M. H. Stenzel, L. Billon, Macromolecules 2011, 44, 5911.
38. Y. Chen, Y. Zhang, Y. Wang, C. Sun, C. Zhang, J. Appl. Polym. Sci. 2013, 127, 1485.
39. C. H. Hornung, X. Nguyen, S. Kyi, J. Chiefari, S. Saubern, Aust. J. Chem. 2012, 66, 192.
40. K. Karaky, L. Billon, C. Pouchan, J. Desbrières, Macromolecules 2007, 40, 458.
41. K. Karaky, C. Derail, G. Reiter, L. Billon, Macromol. Symp. 2008, 267, 31.
42. K. Karaky, E. Péré, C. Pouchan, J. Desbrières, C. Dérail, L. Billon, Soft Matter 2006, 2, 770.
43. K. Karaky, G. Clisson, G. Reiter, L. Billon, Macromol. Chem. Phys. 2008, 209, 715.
44. N. Cherifi, A. Issoulie, A. Khoukh, A. Benaboura, M. Save, C. Derail, L. Billon, Polym. Chem. 2011, 2, 1769.
45. O. Borisova, L. Billon, M. Zaremski, B. Grassl, Z. Bakaeva, A. Lapp, P. Stepanek, O. Borisov, Soft Matter 2012, 8, 7649.
46. O. Borisova, L. Billon, M. Zaremski, B. Grassl, Z. Bakaeva, A. Lapp, P. Stepanek, O. Borisov, Soft Matter 2011, 7, 10824.
47. M. K. Gray, H. Zhou, S. T. Nguyen, J. M. Torkelson, Macromolecules 2004, 37, 5586.
48. J. Kim, H. Zhou, S. T. Nguyen, J. M. Torkelson, Polymer 2006, 47, 5799.
49. J. Kim, R. W. Sandoval, C. M. Dettmer, S. T. Nguyen, J. M. Torkelson, Polymer 2008, 49, 2686.
50. R. W. Sandoval, D. E. Williams, J. Kim, C. B. Roth, J. M. Torkelson, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2008, 46, 2672.
51. M. K. Gray, H. Zhou, S. T. Nguyen, J. M. Torkelson, Polymer 2004, 45, 4777.
52. C. L. H. Wong, J. Kim, J. M. Torkelson, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2007, 45, 2842.
53. M. M. Mok, J. Kim, C. L. H. Wong, S. R. Marrou, D. J. Woo, C. M. Dettmer, S. T. Nguyen, C. J. Ellison, K. R. Shull, J. M. Torkelson, Macromolecules 2009, 42, 7863.
54. W. Yuan, M. M. Mok, J. Kim, C. L. H. Wong, C. M. Dettmer, S. T. Nguyen, J. M. Torkelson, K. R. Shull, Langmuir 2010, 26, 3261.
55. J. Kim, M. M. Mok, R. W. Sandoval, D. J. Woo, J. M. Torkelson, Macromolecules 2006, 39, 6152.
56. M. M. Mok, J. Kim, J. M. Torkelson, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2008, 46, 48.
57. M. M. Mok, S. Pujari, W. R. Burghardt, C. M. Dettmer, S. T. Nguyen, C. J. Ellison, J. M. Torkelson, Macromolecules 2008, 41, 5818.
58. M. M. Mok, J. Kim, S. R. Marrou, J. M. Torkelson, Eur. Phys. J. E. 2010, 31, 239.
59. M. M. Mok, J. M. Torkelson, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2012, 50, 189.
60. M. M. Mok, K. A. Masser, J. Runt, J. M. Torkelson, Macromolecules 2010, 43, 5740.
61. C. Rosenfeld, C. Serra, C. Brochon, G. Hadziioannou, Lab Chip 2008, 8, 1682.
62. C. Rosenfeld, C. Serra, C. Brochon, V. Hessel, G. Hadziioannou, Chem. Eng. J. 2008, 135S, S242.
63. T. Fukuyama, Y. Kajihara, I. Ryu, A. Studer, Synthesis 2012, 45, 2555.
64. Y. Tao, J. Kim, J. M. Torkelson, Polymer 2006, 47, 6773.
65. C. L. H. Wong, J. Kim, C. B. Roth, J. M. Torkelson, Macromolecules 2007, 40, 5631.
66. J. Kim, J. M. Torkelson, Polym. Prepr. 2007, 48, 221.
67. M. M. Mok, C. J. Ellison, J. M. Torkelson, Macromolecules 2011, 44, 6220.
68. K. Min, J. K. Oh, K. Matyjaszewski, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2007, 45, 1413.
69. Q. Zhang, X. Zhan, F. Chen, Y. Shi, Q. Wang, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2007, 45, 1585.
70. Y. Luo, X. Liu, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2004, 42, 6248.
71. Z. X. Wang, Q. H. Zhang, Y. T. Yu, X. L. Zhan, F. Q. Chen, J. H. Xiong, Chin. Chem. Lett. 2010, 21, 1497.
72. Y. Luo, X. Wang, Y. Zhu, B. G. Li, S. Zhu, Macromolecules 2010, 43, 7472.
73. Y. Chen, W. Luo, Y. Wang, C. Sun, M. Han, C. Zhang, J. Colloid Interface Sci. 2012, 369, 46.
74. W. W. Smulders, C. W. Jones, F. J. Schork, Macromolecules 2004, 37, 9345.
75. R. Wang, Y. Luo, B. G. Li, X. Sun, S. Zhu, Macromol. Theory. Simul. 2006, 15, 356.
76. M. Zhang, W. H. Ray, J. Appl. Polym. Sci. 2002, 86, 1630.
77. M. A. Al-Harthi, J. B. P. Soares, L. C. Simon, Macromol. React. Eng. 2007, 1, 468.
78. M. A. Al-Harthi, J. K. Masihullah, S. H. Abbasi, J. B. P. Soares, Macromol. Theory Simul. 2009, 18, 307.
79. W. Wang, Y. N. Zhou, Z. H. Luo, Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 11873.
80. I. Zapata-Gonzalez, R. A. Hutchinson, K. Matyjaszewski, E. Saldivar-Guerra, J. Ortiz-Cisneros, Macromol. Theory Simul. 2014, 23, 245.
81. C. Fortunatti, C. Sarmoria, A. Brandolin, M. Asteasuain, Macromol. React. Eng. 2014, 8, 260.
82. X. Sun, Y. Luo, R. Wang, B. G. Li, B. Liu, S. Zhu, Macromolecules 2007, 40, 849.
83. X. Sun, Y. Luo, R. Wang, B. G. Li, S. Zhu, AIChE J. 2008, 54, 1073.
84. R. Wang, Y. Luo, B. G. Li, S. Zhu, AIChE J. 2007, 53, 174.
85. Y. Zhao, Y. Luo, C. Ye, B. G. Li, S. Zhu, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2009, 47, 69.
86. Y. Zhao, Y. Luo, B. G. Li, S. Zhu, Langmuir 2011, 27, 11306.
87. X. Li, W. J. Wang, F. Weng, B. G. Li, S. Zhu, Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 7321.
88. K. C. Gallow, Y. K. Jhon, W. Tang, J. Genzer, Y. L. Loo, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2011, 49, 629.
89. K. C. Gallow, Y. K. Jhon, J. Genzer, Y. L. Loo, Polymer 2012, 53, 1131.
90. A. Zargar, F. J. Schork, Macromol. React. Eng. 2009, 3, 118.
91. A. Zargar, F. J. Schork, Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48, 4245.
92. Y. Ye, F. J. Schork, Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48, 10827.
93. L. Wang, L. J. Broadbelt, Macromolecules 2009, 42, 7961.
94. L. Wang, L. J. Broadbelt, Macromolecules 2009, 42, 8118.
95. L. Wang, L. J. Broadbelt, Macromolecules 2010, 43, 2228.
96. L. Wang, L. J. Broadbelt, Macromol. Theory Simul. 2011, 20, 191.
97. C. Gao, D. Yan, Prog. Polym. Sci. 2004, 29, 183.
98. H. Gao, K. Matyjaszewski, Prog. Polym. Sci. 2009, 34, 317.
99. N. Hadjichristidis, H. Iatrou, M. Pitsikalis, J. Mays, Prog. Polym. Sci. 2006, 31, 1068.
100. D. Wang, W. J. Wang, B. G. Li, S. Zhu, AIChE J. 2012, 59, 1322.
101. W. J. Wang, D. Wang, B. G. Li, S. Zhu, Macromolecules 2010, 43, 4062.
102. M. A. Pinto, R. Li, C. D. Immanuel, P. A. Lovell, F. J. Schork, Ind. Eng. Chem. Res. 2008, 47, 509.
103. I. Bannister, N. C. Billingham, S. P. Armes, Soft Matter 2009, 5, 3495.
104. R. Wang, Y. Luo, B. G. Li, S. Zhu, Macromolecules 2009, 42, 85.
105. H. Gao, P. Polanowski, K. Matyjaszewski, Macromolecules 2009, 42, 5925.
106. X. Gao, W. Feng, S. Zhu, H. Sheardown, J. L. Brash, Macromol. React. Eng. 2010, 4, 235.
107. D. Zhou, X. Gao, W. J. Wang, S. Zhu, Macromolecules 2012, 45, 1198.
108. J. C. Hernández-Ortiz, E. Vivaldo-Lima, L. M. F. Lona, N. T. McManus, A. Penlidis, Macromol. React. Eng. 2009, 3, 288.
109. D. Wang, X. Li, W. J. Wang, X. Gong, B. G. Li, S. Zhu, Macromolecules 2012, 45, 28.
110. T. Enright, S. Zhu, Macromol. Theory Simul. 2000, 9, 196.
111. X. Li, W. J. Wang, B. G. Li, S. Zhu, Macromol. React. Eng. 2015, 9, 90.
112. N. Chan, M. F. Cunningham, R. A. Hutchinson, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2013, 51, 3081.
113. B. Dervaux, T. Junkers, C. Barner-Kowollik, F. E. Du Prez, Macromol. React. Eng. 2009, 3, 529.
114. J. P. Russum, C. W. Jones, F. J. Schork, Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 2484.
115. T. E. Enright, M. F. Cunningham, B. Keoshkerian, Macromol. Rapid Commun. 2005, 26, 221.
116. M. Asteasuain, M. Soares, M. K. Lenzi, M. Cunningham, C. Sarmoria, J. C. Pinto, A. Brandolin, Macromol. React. Eng. 2007, 1, 622.
117. N. Chan, J. Meuldijk, M. F. Cunningham, R. A. Hutchinson, Ind. Eng. Chem. Res. 2013, 52, 11931.
118. R. Lemoine-Nava, A. Flores-Tlacuahuac, E. Saldívar-Guerra, Chem. Eng. Sci. 2006, 61, 370.
119. M. Zhang, W. H. Ray, Ind. Eng. Chem. Res. 2011, 40, 4336.
120. W. W. Smulders, C. W. Jones, F. J. Schork, AIChE J. 2005, 51, 1009.
121. G. Qi, C. W. Jones, F. J. Schork, Ind. Eng. Chem. Res. 2006, 45, 7084.