一个由化学和材料科学专家组成的团队加州大学圣巴巴拉分校而且陶氏化学公司创造了一种新的方法来克服阻止可控自由基聚合广泛使用的主要障碍之一。

在价值数千亿美元的全球聚合物产业中，一种名为原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization)的技术正在成为为从粘合剂到电子产品等各种材料制造定义良好的聚合物的关键过程。

然而，目前的ATRP方法在设计上使用金属催化剂，这是金属污染问题应用的主要障碍，例如用于生物医学目的的材料。

这种新的自由基聚合方法不需要像铜这样的重金属催化剂。他们的创新，无金属的ATRP工艺使用了有机光催化剂-光作为高度控制的化学反应的刺激。

“ATRP的最大挑战是:我们如何在没有任何金属的情况下做到这一点?加州大学圣巴巴拉分校陶氏材料研究所所长克雷格·霍克说。“我们希望开发一种在激发态下高度还原的有机催化剂，我们在一种容易制备的催化剂吩噻嗪中发现了它。”

加州大学圣巴巴拉分校的首席研究员、化学和生物化学教授哈维尔·里德·德·阿拉尼兹说:“这是工业的‘临时’技术。”“人们已经习惯了同样的ATRP起始材料，但现在我们有能力在没有铜的情况下做到这一点。”铜，即使是微量的铜，对于微电子学来说也是个问题，因为它是导体，对于生物应用来说也是个问题，因为它对生物和细胞有毒性。

里德·德·阿拉尼兹、霍克和博士后研究人员布雷特·福斯(Brett Fors)现在就职于康奈尔大学，他们领导了这项最初受到光反应性铱催化剂启发的研究。

他们的研究最近发表在一篇题为“无金属原子转移自由基聚合”的论文中美国化学学会杂志．这项研究得到了UCSB工程学院研究合作伙伴陶氏的支持。

据霍克介绍，ATRP已经广泛应用于几十个主要行业，但新的无金属快速聚合工艺“将可控自由基聚合推向了新的领域和新的应用”。“目前使用的许多流程都是从ATRP开始的。现在这种方法为一类新的有机基光氧化还原催化剂打开了大门。”

控制自由基聚合过程对功能块聚合物的合成至关重要。作为催化剂，吩噻嗪以连续的方式构建嵌段共聚物，实现高链端保真度。这意味着聚合物结构的高度通用性，以及高效的工艺。

“我们的过程不需要热量。你可以在室温下用简单的LED灯做到这一点，”霍克说。“我们已经在一系列乙烯基单体上取得了成功，所以这种聚合策略在很多层面上都很有用。”

他补充说:“ATRP等活性自由基过程的发展可以说是过去几十年聚合物化学领域发生的最大事情之一。”“这一新发现将极大地推动整个领域的发展。”

---

了下:材料•先进

---