天津大学宋东坡教授课题组 Angew: 告别有毒颜料 - 连续规模化合成环保聚合物结构色颜料

2025-02-06 来源：高分子科技

近年来，瓶刷嵌段共聚物通过自组装形成结构色材料的研究引起了广泛关注。这类材料因其安全、环保的特性，有望替代传统有毒颜料，在化妆品、车漆、儿童产品、纺织品、电子产品等领域展现出巨大的应用潜力。然而，传统的小规模间歇合成方法存在混合效率低、分子量控制不精确、批次间重复性差等问题，难以实现瓶刷嵌段共聚物的大规模生产，限制了其商业化应用。

近日，天津大学的宋东坡教授课题组与中国石油石油化工研究院技术专家张坤玉博士合作，建立了一种新型的连续流动合成方法，结合在线自组装工艺，成功实现了瓶刷嵌段共聚物及其结构色颜料的规模化合成，日产量超过了2公斤，远超传统的反应瓶克级合成方法。

该团队成功开发了串联反应器的连续聚合平台，不仅能实现高精度的链结构控制，而且大幅提高了产物的分子量和产量。该工作系统揭示了流速、温度、溶剂、浓度和圆管直径等实验参数对聚合反应的影响规律，结果表明流速是影响混合效率的最关键因素。通过优化流速和提高温度，将反应速率常数提高了17倍，短时间内实现了大单体的完全转化。进而将连续流合成与有序自发乳化机制相结合，宏量合成了基于瓶刷嵌段共聚物的结构色颜料，日产能高达2.08 kg，产物分子量标准误差控制在±2.5%范围内，结构色颜料的反射波长误差小于1%。

该工作为瓶刷嵌段共聚物及其结构色颜料的量产奠定了坚实的工程化理论基础，从而有效降低材料的应用成本，有望实质性推动环保聚合物结构色颜料产业化。

博士研究生王棒棒是该论文的第一作者，宋东坡教授为通讯作者。该项工作得到国家自然科学基金（No. 22071176）和中国石油国际合作项目的资助。

论文信息：Scalable and Precise Synthesis of Structurally Colored Bottlebrush Block Copolymers: Enabling Refined Color Calibration for Sustainable Photonic Pigments

Bangbang Wang, Kunyu Zhang, Li Pan, Yuesheng Li, Dong-Po Song*

Angewandte Chemie International Edition 2025, DOI: 10.1002/anie.202421315

https://doi.org/10.1002/anie.202421315

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（责任编辑：xu）

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