氟聚合物在氟化工中為高附加值產品,氟原子的獨特性質賦予了氟聚合物突出的耐熱、耐化學腐蝕性,低表面能,優異的介電性能等,使其在航空航天、建筑、化工、通訊、新能源、微電子、醫療等領域具有廣闊的應用前景。在過去80年里,自美國“曼哈頓計劃”以來,聚四氟乙烯(PTFE),聚三氟氯乙烯(PCTFE)等含氟均聚物產品引起了全球研究者廣泛關注。然而,含氟均聚物的高結晶、難溶解、難熔融等性質為加工、修飾、后處理等環節帶來了諸多限制。對此,研究人員開發了含氟單體自由基共聚策略,開創了一系列可用于熔融加工的氟聚合物產品,例如:PFA、Tefzel、Halar、Lumiflon等,豐富了氟聚合物種類,大大拓展了氟聚合物應用領域。
近年來,大量研究成果表明精準調控聚合物結構有望實現材料高性能化。但含氟單體聚合性能特殊,其活性聚合反應能力遠遠落后于其他常見單體(如丙烯酸酯、丙烯酰胺、苯乙烯等),許多氟烯烴聚合反應被證實為“假活性”,難以對共聚物鏈增長實現有效控制。從化學角度分析,含氟單體自由基共聚可分為含氟丙烯酸酯共聚(側鏈含氟共聚物)、氟烯烴共聚(主鏈含氟共聚物)兩大類。其中,含氟丙烯酸酯與無氟取代的丙烯酸酯、苯乙烯類似,在聚合中生成的增長鏈自由基受共軛作用穩定,其活性聚合方法可參考類似單體;氟烯烴(如四氟乙烯、三氟氯乙烯、六氟丙烯)在共聚中不僅自由基壽命極短,還受到聚合物溶解性影響,導致鏈增長的活性調控異常困難。
近七年來,復旦大學高分子科學系、聚合物分子工程國家重點實驗室的陳茂課題組(PolyMao)專注于氟聚合物可控合成,系統性發展了氟烯烴活性自由基聚合方法,利用重要氟烯烴合成了一系列新結構氟聚合物,實現了對聚合物分子量、序列及拓撲結構的精準調節。最近,課題組受邀對本領域研究工作進行介紹,以minireview形式總結了本課題組對相關研究的思考與展望,期望對后續研究提供幫助,促進大家共同發展高性能含氟聚合物材料(詳情參考Angew. Chem. Int. Ed.)。不足之處,還望各位專家學者批評指正!
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/anie.202310636
歡迎對課題組研究方向(氟聚合物合成與應用研究、機器學習、流動化學)感興趣的同學聯系咨詢加入課題組的機會(包括研究生、博士后)。
近年來,課題組在氟聚合物合成方面的工作請參考:Nat. Synth. 2023, 2, 653-662; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202304461; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, https://doi.org/10.1002/anie.202308724; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202116135; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202215628; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 20443; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 21470; J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 7108。
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