近年來，瓶刷嵌段共聚物通過自組裝形成結構色材料的研究引起了廣泛關注。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、兒童產品、紡織品、電子產品等領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力。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、批次間重復性差等問題，難以實現(xiàn)瓶刷嵌段共聚物的大規(guī)模生產，限制了其商業(yè)化應用。 近日，天津大學的宋東坡教授課題組與中國石油石油化工研究院技術專家張坤玉博士合作，建立了一種新型的連續(xù)流動合成方法，結合在線自組裝工藝，成功實現(xiàn)了瓶刷嵌段共聚物及其結構色顏料的規(guī)模化合成，日產量超過了2公斤，遠超傳統(tǒng)的反應瓶克級合成方法。
該團隊成功開發(fā)了串聯(lián)反應器的連續(xù)聚合平臺，不僅能實現(xiàn)高精度的鏈結構控制，而且大幅提高了產物的分子量和產量。該工作系統(tǒng)揭示了流速、溫度、溶劑、濃度和圓管直徑等實驗參數(shù)對聚合反應的影響規(guī)律，結果表明流速是影響混合效率的最關鍵因素。通過優(yōu)化流速和提高溫度，將反應速率常數(shù)提高了17倍，短時間內實現(xiàn)了大單體的完全轉化。進而將連續(xù)流合成與有序自發(fā)乳化機制相結合，宏量合成了基于瓶刷嵌段共聚物的結構色顏料，日產能高達2.08 kg，產物分子量標準誤差控制在±2.5%范圍內，結構色顏料的反射波長誤差小于1%。 該工作為瓶刷嵌段共聚物及其結構色顏料的量產奠定了堅實的工程化理論基礎，從而有效降低材料的應用成本，有望實質性推動環(huán)保聚合物結構色顏料產業(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
