2006年10月11日
卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的科学家们使用糖和维生素C等环境安全化合物，极大地改进了一项广受欢迎的技术，该技术用于生产各种工业塑料，从靶向药物输送系统到弹性涂料等应用。
科学家们称，原子转移自由基聚合技术(ATRP)的革命性改进现在使许多特种塑料的大规模生产成为可能。他们的研究成果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)的一期材料科学专刊上。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球该版本将于10月17日出版。
ATRP的新“绿色”版本将使现有材料更加高效，降低反应前后的工业净化成本，并允许生产前所未有的新材料。欧洲杯足球竞彩
“通过减少铜催化剂用于ATRP的水平,我们这个过程至少100倍更有效率和更适合工业过程,“说Krzysztof Matyjaszewski, J.C.华纳教授自然科学和中心主任大分子的梅隆大学工程科学欧洲杯线上买球卡内基梅隆大学.
ATRP由Matyjaszewski开发，是一种广泛采用的工艺，可用于生产涂料、粘合剂、润滑剂、化妆品、电子产品和许多其他市场的特种聚合物。ATRP的优势在于它能够将化学上不同的亚单位（单体）组合成多种排列，从而产生专门的聚合物。这项技术使“智能”材料的生产能够智能地响应变化的环境，如压力、酸度、光照和其他变量的变化。欧洲杯足球竞彩
ATRP已被授权给美国、欧洲和日本已经开始商业生产的几家公司。但Matyjaszewski表示，ATRP大规模生产聚合物受到了限制，因为此前ATRP需要从成品中去除高浓度的铜催化剂。
Matyjaszewski补充道：“我们新的ATRP工艺大大降低了催化剂的回收成本，也减少了工业废物中有害反应副产物的释放。”。
在ATRP过程中，科学家们使用一种特殊的催化剂，一次向不断增长的聚合物链中添加一个或几个单体单元，从而产生一种复杂的聚合物结构。ATRP需要两种铜（Cu）催化剂CuI和CuII之间的平衡。但随着ATRP反应的进行，CuII会逐渐形成。通常，研究人员会添加更多的CuI来补偿这种影响，并保持两种铜之间的平衡。但这种方法最终会产生铜含量高的材料，而铜含量高的材料成本太高，无法在大规模工业基础上有效去除。欧洲杯足球竞彩
PNAS报告强调了该团队使用“过量还原剂”将铜催化剂的含量从百万分之5000（ppm）降至百万分之10的新方法。研究小组表明，你可以稳定地添加环境友好的“还原剂”——维生素C、糖或标准自由基——以化学方式将CuII还原为CuI。这种前所未有的方法以相同的速率不断减少CuII到CuI，同时保持两种状态之间的理想平衡。最终，这项技术将ATRP中使用的铜催化剂总量大幅降低1000倍。
该团队的新技术实际上无需去除残留在产品中的极少量催化剂。例如，从健康的角度来看，许多由atrp生成的医用植入物塑料是可以接受的，因为它们含铜很少。然而，根据作者的说法，如果目标应用——比如生物医学支架的涂层——绝对需要去除残留的催化剂，那么公司现在可以去除的催化剂就会少得多，大大降低了移除成本。
新的ATRP技术还允许生产更高分子量的链，从而扩大了使用该方法可获得材料的范围。例如，化学家可以精确控制高分子量聚合物的生长，为用于计算机屏幕场发射显示器的纳米级碳结构和调节传感器电流的半导体提供更大的模板，有些传感器的电流只有头发宽度的一小部分。欧洲杯足球竞彩
ATRP与传统聚合物制造方法显著不同。这种“活的”合成过程可以随意关闭或重新启动，这取决于温度和其他反应条件的变化。ATRP是一种非常稳健的方法，可以均匀、精确地控制聚合物的化学成分和结构以及每个聚合物链的生长，同时使用广泛的单体。
与ATRP相关的大部分研究进展和商业成功归功于Matyjaszewski发起和领导的两个研究联盟。这些成功的财团使许多公司能够将ATRP方法纳入针对其特定市场的新产品开发中。来自世界各地的公司派遣员工到Matyjaszewski的实验室进行培训。