现代世界的许多材料——从占主导地位的塑料到驱动它的电子芯片——都是由聚合物构成的。鉴于我们世界不断变化的需求，寻找更好、更有效的制造方法是一个持续的研究关注点。此外，当前的环境问题需要使用环境友好的方法和输入材料。

日本名古屋工业学院的科学家最近进行的研究就是沿着这一脉络，为 20 世纪 80 年代以来一直存在并取得成功的聚合技术增添了新的变化：活性阳离子聚合，其中聚合物链的增长在单体消耗之前无法终止。科学家们首次证明了乙烯基和苯乙烯聚合物（塑料中最常见的两种聚合物）在室温下的这种反应的无金属有机催化作用。他们的方法不仅比目前的金属基方法更有效，而且对环境友好。他们的研究结果发表在英国皇家化学学会的《高分子化学》上。

在他们的研究中，他们首先测试了非离子和多齿（或几个电子对接受）卤素键合有机催化剂，特别是两种携带碘的多氟取代低聚芳烃，在异丁基乙烯基醚的活性阳离子聚合中的适用性。该研究的首席科学家 Koji Takagi 博士在谈到他们选择这种催化剂的原因之一时，在旁白中解释道：“非离子特性是有利的，因为催化剂可溶于极性较小的溶剂，如甲苯，更适合乙烯基单体的聚合。”

他们发现，对于三齿变体，反应即使在室温下也能顺利进行，在合理的时间内产生良好的收率（尽管低于理论极限），且催化剂不会分解或作为杂质出现在产物中。正如 Takagi 博士所解释的那样，这可能比工业中使用的现有金属催化剂具有很大的优势：“虽然金属基催化剂在过去一个世纪对材料科学做出了重大贡献，但残留金属杂质的污染往往会导致所生产材料的寿命和性能下降。我们相信，目前的发现将有助于生产高纯度和可靠的聚合物材料。”

在这么说时，他当然也指的是该研究中的另一个主要发现。他们研究的第二部分涉及评估具有各种抗衡阴离子（伴随带正电基团的负离子）的离子型碘咪唑鎓催化剂对对甲氧基苯乙烯（pMOS）和未取代苯乙烯聚合的适用性，后者比前者更难聚合。

pMOS在室温下在两小时内容易聚合，且具有三氟甲磺酸根抗衡阴离子的二齿2-碘咪唑鎓盐没有催化剂分解。未取代的苯乙烯通过在-10°C 下与阴离子稳定且含有大量抗衡离子的催化剂反应 24 小时，获得最大的聚合物产率。

谈到所生产的产品，高木博士说道：“虽然所获得的聚合物并不用于任何特定目的，但我们的方法有望应用于导电聚合物和可降解聚合物的合成，如果它们要用于实际用途，则不应包含金属杂质。”

事实上，这些发现对于推动更多地生产用于各种应用的聚合物材料具有无价的价值。然而，在室温下成功使用有机催化剂还具有其他一些优点。其一，有机催化剂对水分和氧气的敏感性，需要解决离子催化剂的相对吸湿性对此类受控聚合反应造成的有时严重的问题。此外，它们很容易获得，因此成本低廉。它们对环境也无毒。而且当反应在室温下进行时，能量需求很低。

因此，这项研究为未来以可持续方式由环保材料制成的低成本电子产品铺平了道路。

※这项研究已于 2020 年 10 月在线发布，最终版将于 2020 年 11 月 14 日发布

图：使用新型卤素催化剂更简单的乙烯基聚合

卤键有机催化剂（R-Hal-B）促进乙烯基（R-Cl）单体在室温下顺利进行活性阳离子聚合，产生大量的纯产率，为工业上实现低成本环保乙烯基聚合反应打开了大门。

参考

原始论文标题	使用具有不同活性的卤键有机催化剂进行乙烯基单体的阳离子聚合
期刊	高分子化学
DOI

关于博士。高木浩二

博士。 Koji Takagi 现任日本V体育生命科学与应用化学系副教授。从 1998 年获得东京工业大学工程学博士学位到加入这一职位，他一直是包括美国化学会在内的多个学术协会的成员。他的研究兴趣包括高分子化学、合成化学、功能固态化学、器件相关化学以及有机和材料杂化。迄今为止，他已发表 93 篇论文和 5 本书，并参加了多个著名项目和演讲。

资金信息

这项工作得到了 JSPS KAKENHI 科学研究资助 (18K05215) 的支持。

联系方式

高木浩二副教授
电子邮件：takagikoji[at]nitechacjp
+81-52-735-5245
链接：

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