复旦大学陈茂课题组 Angew：光催化釜式/流动聚合调控主链含氟聚合物交替度

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主链含氟聚合物具备优异的热稳定性、化学惰性、低表面能等，在航空航天、微电子、医疗、化工等领域具有广阔的应用前景。调节主链含氟聚合物的交替序列含量和分布可对氟材料性能带来显著影响。目前，已有数十种氟聚合物产品中含有交替结构片段，这些氟聚合物为满足各种应用场景提供了有力支持。然而调控氟聚合物中的交替度非常困难，工业上需通过精密的气压操控技术实现（如控制氟单体气压在200-300大气压）。基于可控/活性自由基聚合机理，人们尚未对氟聚合物交替序列实现调控。

最近，复旦大学高分子科学系，聚合物分子工程国家重点实验室的陈茂课题组（PolyMao）从三氟氯乙烯（CTFE，沸点-26.2 ºC）出发，通过光催化可控/活性自由基聚合方式在常温常压条件下实现了定制化合成各种交替程度的主链含氟聚合物（图1），建立了多功能流动化学聚合平台，并基于核磁表征分析首次提出了主链含氟聚合物“交替度”的定量计算公式。

图1. 合成不同交替度的主链含氟聚合物示意图

本方法通过设计合成六氟异丙基取代的黄原酸酯，成功实现了三氟氯乙烯与烯基酯/烯基酰胺单体的光催化可控聚合，聚合物分子量可控，分子量分布窄，链末端保真性好，通过控制气体单体溶解量制备了一系列不同交替程度的主链含氟聚合物。

图2. 三氟氯乙烯参与的气体流动聚合示意图

在此基础上，本方法建立了光照流动聚合平台，首次实现了含氟气体单体参与的流动聚合，聚合效率提升至反应瓶操作的4倍以上。作者还通过搭建多步串联的光照流动聚合装置，成功合成了一系列含有不同交替度的含氟嵌段聚合物（图2）。

在获得不同交替度的氟聚合物后，作者对其热力学性能及表面性能进行了初步研究，发现交替度对玻璃化转变温度、水接触角有显著影响。控制含氟嵌段聚合物中交替序列的分布能够让同一种材料在不同物质表面呈现出迥然不同的表面性能。

相关成果作为Research Article发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上,第一作者为复旦大学高分子科学系博士研究生陈凯旋，通讯作者为复旦大学高分子科学系陈茂研究员。作者特别感谢国家自然科学基金、复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室的大力支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202116135

研究团队简介

PolyMao课题组致力于将高分子化学与有机化学、高分子物理、前沿科技相结合，开发先进高分子材料（尤其是氟材料）及其制备方法，以解决新能源、环境、智能制造等领域的挑战。

欢迎对课题组研究方向（机器学习、流动化学、氟聚合物合成与应用研究）感兴趣的同学联系咨询加入课题组的机会（包括夏令营学生、研究生、博士后）。

课题组网站：http://www.polymaolab.com

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