不含金属的原子转移自由基聚合使用的有机催化剂。（图片来源：Peter Allen，UCSB）

据国外媒体报道，来自美国加州大学圣巴巴拉分校和陶氏化学公司的化学材料科学专家们创造了一种新的工艺方法，可以克服阻止可控自由基聚合广泛使用的一个主要障碍。

全球聚合物的产业价值动辄数十亿美元，原子转移自由基聚合技术的出现作为制造定义明确的聚合物是非常关键的工艺，这些聚合物应用广泛，从胶黏剂到电子。然而，当前的ATRP方法使用金属催化剂，其应用的一个主要障碍是金属污染，如用于生物医学的材料。

自由基聚合的新方法不涉及铜类的重金属催化剂。他们的创新是，无金属ATRP的工艺使用一种有机的光催化剂，且光作为刺激物的高度可控的化学反应。

加州大学圣巴巴拉分校DOW材料的主任Craing Hawker说：“ATRP的巨大挑战是：我们如何做到而没有任何金属污染？我们期望发展一种有机催化剂，它高度地降低激发状态，而我们发现吩噻嗪是一种容易制备的催化剂。”

“这是工业的’嵌入式’技术，”加州大学圣芭芭拉分校化学和生物化学的首席研究员和教授Javier Read de Alaniz说。“人们已经习惯为ATRP使用相同的原料，但现在我们必须具有没有铜而做到的能力。”即使痕量的铜也对作为导体的微电子、以及生物学因生物体和细胞毒性而有问题。

Read de Alaniz、Hawker和Brett Fors 博士后，现已与美国康奈尔大学主导该研究，其最初由光敏铱催化剂受到启发。他们的研究最近以“无金属原子转移自由基聚合”发表在美国化学学会杂志。这项研究由于DOW和UCSB大学工程的科研伙伴的支持而成为可能。

ATRP已经广泛应用于数十个主要行业，但新的无金属快速聚合工艺“推动可控自由基聚合进入新领域和新应用，”据Hawker说。“目前使用的许多工艺开始于ATRP。现在这个方法为新一类的有机光还原催化剂打开了大门。”

可控自由基聚合工艺是合成功能嵌段聚合物的关键。作为催化剂，吩噻嗪以顺序的方式构建嵌段共聚物，实现高度的首尾相连。这转化为聚合物结构的高度通用性，以及一种有效的工艺。

“我们的过程并不需要热，你可以在室温下用简单的LED灯就能做到，”Hawker说。“我们已经成功的有一系列的乙烯基单体，所以这个聚合策略在很多层面上非常有用。”

“活性自由基工艺，如ATRP的发展，可以说是过去几十年中发生在高分子化学的最大事情之一，”他补充说，“这一新发现将显著推进整个领域的发展。”