近年來(lái)，瓶刷嵌段共聚物通過(guò)自組裝形成結(jié)構(gòu)色材料的研究引起了廣泛關(guān)注。這類材料因其安全、環(huán)保的特性，有望替代傳統(tǒng)有毒顏料，在化妝品、車漆、兒童產(chǎn)品、紡織品、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，傳統(tǒng)的小規(guī)模間歇合成方法存在混合效率低、分子量控制不精確、批次間重復(fù)性差等問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)瓶刷嵌段共聚物的大規(guī)模生產(chǎn)，限制了其商業(yè)化應(yīng)用。 近日，天津大學(xué)的宋東坡教授課題組與中國(guó)石油石油化工研究院技術(shù)專家張坤玉博士合作，建立了一種新型的連續(xù)流動(dòng)合成方法，結(jié)合在線自組裝工藝，成功實(shí)現(xiàn)了瓶刷嵌段共聚物及其結(jié)構(gòu)色顏料的規(guī)?；铣?，日產(chǎn)量超過(guò)了2公斤，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的反應(yīng)瓶克級(jí)合成方法。
該團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)了串聯(lián)反應(yīng)器的連續(xù)聚合平臺(tái)，不僅能實(shí)現(xiàn)高精度的鏈結(jié)構(gòu)控制，而且大幅提高了產(chǎn)物的分子量和產(chǎn)量。該工作系統(tǒng)揭示了流速、溫度、溶劑、濃度和圓管直徑等實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)聚合反應(yīng)的影響規(guī)律，結(jié)果表明流速是影響混合效率的最關(guān)鍵因素。通過(guò)優(yōu)化流速和提高溫度，將反應(yīng)速率常數(shù)提高了17倍，短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了大單體的完全轉(zhuǎn)化。進(jìn)而將連續(xù)流合成與有序自發(fā)乳化機(jī)制相結(jié)合，宏量合成了基于瓶刷嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)色顏料，日產(chǎn)能高達(dá)2.08 kg，產(chǎn)物分子量標(biāo)準(zhǔn)誤差控制在±2.5%范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)色顏料的反射波長(zhǎng)誤差小于1%。 該工作為瓶刷嵌段共聚物及其結(jié)構(gòu)色顏料的量產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的工程化理論基礎(chǔ)，從而有效降低材料的應(yīng)用成本，有望實(shí)質(zhì)性推動(dòng)環(huán)保聚合物結(jié)構(gòu)色顏料產(chǎn)業(yè)化。 論文信息 Scalable and Precise Synthesis of Structurally Colored Bottlebrush Block Copolymers: Enabling Refined Color Calibration for Sustainable Photonic Pigments Bangbang Wang, Dr. Kunyu Zhang, Dr. Li Pan, Prof.?Dr. Yuesheng Li, Dr. Dong-Po Song Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202421315
