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恭喜苏州大学朱健团队应用布瑞利斯光催化设备在国际期刊发表论文：流动RAFT逐步聚合
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2025 年10月发表于《Macromolecules》，（该期刊由美国化学会（ACS） 主办，是高分子科学领域的国际顶级学术期刊，2025年影响因子（IF）约为6.5-7.0，属于JCR Q1区期刊）。文章的第一作者是苏州大学硕士研究生石震巍，通讯作者是苏州大学朱健教授和李佳佳副教授，苏州大学石震巍、李佳佳、朱健团队首次实现光引发 RAFT 逐步增长聚合的连续流体系，通过在线链延伸模块无需中间纯化即可合成接枝、多嵌段共聚物；交替尖刺结构高硼硅玻璃反应器解决层流混合问题，提升光穿透性与传质效率，实现更高转化率、分子量及更窄分散度。浙江布瑞利斯为该研究提供了连续流光反应器设备支持。 一 研究背景 过去十年，光化学与连续流技术结合在 RAFT 链增长聚合中已获进展，如 2015 年 Chen 等实现石英管反应器中光 RAFT 聚合，60 分钟内乙烯基单体转化率达 80%，远快于批次反应的 240 分钟；但在 RAFT 逐步增长聚合中应用极少。逐步增长聚合本身面临长反应时间、副反应多（阻碍高分子量产物生成）等挑战，现有连续流研究多集中于共轭聚合物、聚氨酯等，光引发 RAFT 逐步增长聚合的连续流体系尚未被探索。 二 基础型 PTFE 管连续流光化学设备 该设备为研究初期搭建的核心反应系统，主要用于验证连续流对光引发 RAFT 反应的加速效果，是后续设备优化的基础原型。 （一）核心结构与组件 采用具备耐化学腐蚀、透光性适配 405nm 光源的特点的聚四氟乙烯（PTFE）微管作为反应通道，且内壁光滑可减少反应物吸附，保证反应体系稳定性。采用柱塞泵精准控制流体流速，基础实验中固定为4μL/min，通过调节流速可灵活改变反应物滞留时间。整体设备通过风扇风冷维持反应温度恒定在 25℃，避免光反应放热导致的局部温度升高，减少 RAFT 试剂热分解风险。反应前通过氩气吹扫 PTFE 管 10 分钟，同时对反应混合物进行脱氧处理，消除氧气对自由基聚合的抑制作用，确保 RAFT 反应高效启动。 （二）关键性能数据 在 RAFT-SUMI 模型反应中，批次反应需 72 小时达到反应程度 p=0.74，而该设备仅需 12 小时；延长滞留时间至 48 小时，p 可提升至 0.86，超过批次反应平台值，证明其能突破批次反应的转化率瓶颈。 在 A₂+B₂型 RAFT 逐步增长聚合中，设备实现 8 小时内 p=0.95，日产量达 4.39g，而批次反应需 24 小时，反应时间缩短 67%，生产效率提升 3 倍。 三、浙江布瑞利斯化工改进型高硼硅玻璃 微通道连续流光化学设备 基础 PTFE 管设备虽解决反应效率问题，但存在层流混合缺陷（仅靠分子扩散实现混合，链端碰撞概率低），导致聚合物分散度较宽。为此浙江布瑞利斯化工企业助力改进设备-核心突破层流混合限制。 （一）核心结构与创新设计 反应器主体：三维立体（交替尖刺）结构微通道 材质升级为高硼硅玻璃，相比 PTFE 具备更高透光率（405nm 波长透光率≥92%，PTFE 为 85%），进一步提升光利用效率；同时玻璃材质可通过激光雕刻工艺加工复杂通道结构，是实现混合优化的关键。 通道设计为三维立体结构，单通道直径仍为 0.8mm（与 PTFE 管一致，保证光程不变），最大滞留体积 6mL；尖刺结构每隔 1cm 设置一个 “凸起 - 凹陷” 单元，当流体流经时产生局部湍流，同时弯曲路径利用重力促进上下层流体交换，混合效率较直管提升 4-5 倍。 光源替换为高功率 405nm LED，光强提升至 15mW/cm²（为基础设备的 25 倍），配合高硼硅玻璃的高透光性，可在短滞留时间内实现 RAFT 试剂高效激活，同时避免局部过热（因通道体积减小至 6mL，散热更易控制）。温控模块升级为循环恒温泵，通过玻璃反应器底部的恒温夹套实现 25℃精准控温（温度波动≤±0.5℃），适配高功率光源下的放热反应，稳定性优于基础设备的风扇风冷。新增背压调节，将系统压力稳定在 0.2MPa，避免高流速下流体沸腾（尤其在反应后期聚合物溶液粘度升高时），同时确保流体在通道中填满所有微结构，无死体积残留。 左图：布瑞利斯板式微通道光聚合反应器 右图：内部通道结构 （图片来源文章支持文件） （二）功能优势与性能突破 三维立体结构打破层流 “平行流动” 状态，通过湍流与重力混合，使增长的寡聚物链端能充分碰撞，减少因混合不足导致的 “链增长不均”，聚合物分散度显著降低。 高硼硅玻璃的高透光性 + 高功率 LED，使光强在通道内分布更均匀，RAFT 试剂激活效率提升，反应程度（p）更快达到高位，且避免局部过激活导致的副反应。 四 两类设备的对比与适配场景 总结 浙江布瑞利斯连续流光化学设备通过 “基础型 PTFE 管系统” 与 “改进型高硼硅玻璃微通道系统” 的阶梯式设计，精准解决了光引发 RAFT 逐步增长聚合中的光衰减、混合不足、规模化难等核心问题。在实验验证中，设备不仅实现反应时间缩短 67%、日产量提升 6.25 倍，更支持复杂结构共聚物的连续合成，为《Flow RAFT Step-Growth Polymerization》研究成果的工业化转化提供关键装备支撑，同时为功能高分子材料的高效、绿色合成开辟新路径，具备显著的学术价值与产业应用潜力。 原文链接： https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5c02240 布瑞利斯光化学设备 图 布瑞利斯小试设备--连续光化学板式反应器 图：布瑞利斯中试设备--连续光化学反应釜 图：布瑞利斯--玻璃微通道反应器      |
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