复旦大学陈茂课题组：连续滴流光控活性梯度共聚—反常的序列调控牛年“流”操作

序列结构可决定聚合物理化性能。不同于无规、嵌段共聚物，梯度共聚物的单体组成沿聚合物链呈逐渐变化趋势，具有高临界胶束浓度、宽玻璃化转变温度、特殊的自组装行为等，因而在诸多领域得以应用，例如增容剂、乳液稳定剂、减振器等。此外，梯度共聚物在固体电解质、形状记忆材料等前沿研究领域也展现出潜在价值。

梯度聚合物的合成方法主要包括两类：一锅法合成和半间歇式加料合成。前者操作简单，梯度趋势由共聚单体反应活性、初始投料比决定，是自发形成的梯度序列，该方法对单体适用范围、梯度趋势可调范围有较大限制。后者需要连续多次添加单体，虽然可适用于更广的单体范围，但常遇到分子量分布宽、链端保真度低、重现性差等困难。与间歇式反应器（如反应瓶、反应釜）相比，流动化学反应器有大比表面积、高传质/传热效率、可模块化操作、无放大效应等优点，近年来被大量应用于化学合成。

图1. 滴流式光控活性自由基聚合制备梯度聚合物。图片来源：Sci. China Chem.

近日，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（点击查看介绍）课题组首次开发了流动化学可控活性梯度共聚，实现了对多种化学组成、不同梯度趋势的梯度共聚物的可控合成（图1）。该方法是基于不同单体在液滴与载流体的溶解性差异实现的，即使反应活性相似的单体也能成功生成梯度共聚物，因而从单体适用范围与操作方式上均明显不同于传统合成。该方法制备的梯度聚合物还具有分子量分布窄、链末端保真度高、可程序化合成等优点（图2）。此外，研究者在文中还对化学组成相同、梯度趋势不同的共聚物进行了比较，发现梯度对聚合物性质具有显著影响（结果和分析请见原文，欢迎同学们点击，顺便引用 ^_^ ）。

图2. 合成具有不同梯度变化趋势和化学组成的共聚物。图片来源：Sci. China Chem.

该方法实现梯度的原理有别于传统合成，且方便与电脑辅助相关联，相信该工作为梯度聚合物的制备提供了新的机遇，并且可适用于其他活性聚合方法。

相关成果近期在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry。博士研究生周杨为文章第一作者，陈茂研究员为通讯作者。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支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Facile Synthesis of Gradient Copolymers Enabled by Droplet-Flow Photo-Controlled Reversible Deactivation Radical Polymerization

Mao Chen, Yang Zhou, Shantao Han, Yu Gu

Sci. China Chem., 2021, DOI: 10.1007/s11426-020-9946-8

陈茂博士简介

陈茂，2011年于武汉大学获得有机化学博士学位，随后赴美国麻省理工学院从事博士后科研工作，2016年任MIT研究科学家。同年加入复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室，任研究员。课题组致力于高分子化学方面研究工作，主要研究兴趣包括：探索氟聚合物精确合成方法，发展流动化学聚合技术，从化学合成角度开发高性能聚合物材料并探索相关应用。

陈茂

https://www.x-mol.com/university/faculty/47834

课题组网站

http://www.polymaolab.com