不含金屬的原子轉移自由基聚合使用的有機催化劑。（圖片來源：Peter Allen，UCSB）

據國外媒體報道，來自美國加州大學圣巴巴拉分校和陶氏化學公司的化學材料科學專家們創(chuàng)造了一種新的工藝方法，可以克服阻止可控自由基聚合廣泛使用的一個主要障礙。

全球聚合物的產業(yè)價值動輒數十億美元，原子轉移自由基聚合技術的出現作為制造定義明確的聚合物是非常關鍵的工藝，這些聚合物應用廣泛，從膠黏劑到電子。然而，當前的ATRP方法使用金屬催化劑，其應用的一個主要障礙是金屬污染，如用于生物醫(yī)學的材料。

自由基聚合的新方法不涉及銅類的重金屬催化劑。他們的創(chuàng)新是，無金屬ATRP的工藝使用一種有機的光催化劑，且光作為刺激物的高度可控的化學反應。

加州大學圣巴巴拉分校DOW材料的主任Craing Hawker說：“ATRP的巨大挑戰(zhàn)是：我們如何做到而沒有任何金屬污染？我們期望發(fā)展一種有機催化劑，它高度地降低激發(fā)狀態(tài)，而我們發(fā)現吩噻嗪是一種容易制備的催化劑。”

“這是工業(yè)的’嵌入式’技術，”加州大學圣芭芭拉分?；瘜W和生物化學的首席研究員和教授Javier Read de Alaniz說。“人們已經習慣為ATRP使用相同的原料，但現在我們必須具有沒有銅而做到的能力。”即使痕量的銅也對作為導體的微電子、以及生物學因生物體和細胞毒性而有問題。

Read de Alaniz、Hawker和Brett Fors 博士后，現已與美國康奈爾大學主導該研究，其最初由光敏銥催化劑受到啟發(fā)。他們的研究最近以“無金屬原子轉移自由基聚合”發(fā)表在美國化學學會雜志。這項研究由于DOW和UCSB大學工程的科研伙伴的支持而成為可能。

ATRP已經廣泛應用于數十個主要行業(yè)，但新的無金屬快速聚合工藝“推動可控自由基聚合進入新領域和新應用，”據Hawker說。“目前使用的許多工藝開始于ATRP。現在這個方法為新一類的有機光還原催化劑打開了大門。”

可控自由基聚合工藝是合成功能嵌段聚合物的關鍵。作為催化劑，吩噻嗪以順序的方式構建嵌段共聚物，實現高度的首尾相連。這轉化為聚合物結構的高度通用性，以及一種有效的工藝。

“我們的過程并不需要熱，你可以在室溫下用簡單的LED燈就能做到，”Hawker說。“我們已經成功的有一系列的乙烯基單體，所以這個聚合策略在很多層面上非常有用。”

“活性自由基工藝，如ATRP的發(fā)展，可以說是過去幾十年中發(fā)生在高分子化學的最大事情之一，”他補充說，“這一新發(fā)現將顯著推進整個領域的發(fā)展。”