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活性自由基聚合:现状、展望及研究进展

时间:2024-01-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:活性自由基聚合目前在国际上仍是处于快速发展阶段的主要聚合方法之一。还有要改进引发转移终止剂法不能控制聚合物分子量和分子量分布宽的缺点,使其更好地推动对活性自由基聚合的研究。活性自由基聚合领域的论文数量在过去的10年间呈逐年上升趋势(见图1)。美国和日本在活性自由基聚合研究领域中一直遥遥领先,10年中论文总量稳居世界前两名。

活性自由基聚合:现状、展望及研究进展

活性自由基聚合目前在国际上仍是处于快速发展阶段的主要聚合方法之一。该聚合方法将在材料化学领域深入研究高分子的结构与性能的关系和开发更高性能或特殊功能的有机高分子新材料有着广泛的应用前景。

活性自由基聚合研究起于20世纪80年代,到了90年代取得了突破性进展。目前活性自由基聚合的方法主要有引发转移终止剂(Iniferter)法、稳定氮氧自由基聚合(MNP)或稳定自由基聚合法(SFRP)原子转移自由基聚合(ATRP)或过渡金属催化活性自由基聚合法和二硫代苯甲酸酯类化合物作用下的可逆加成断裂链转移聚合法(RAFT)

实现活性聚合的共同点是将高活性的增长经可逆钝化为共价键结构的休眠种,从而降低了自由基的浓度,避免通常增长链自由基的双分子终止的发生。由于休眠种能可逆分解重新活化形成链自由基,这样又可以进行聚合,实现活性自由基聚合。

由于控制/活性自由基聚合能得到结构明确和端基功能化的聚合物,能控制聚合产物分子量且分子量分布窄,能合成各种结构的共聚物等特点,因此很快成为高分子合成研究的热点。当前的研究一方面在开发新引发体系包括引发剂、催化剂、配体以及可聚合的单体等方面的拓宽,降低聚合温度和提高聚合速率等,另一方面是在应用控制/活性自由基聚合(controlled/livingradicalpolymerization,CRP)技术来合成用其他方法不易合成的交替共聚物、嵌段共聚物、接枝、梳形共聚物、星形和超支化聚合物、两亲性嵌段共聚物,有机/无机杂化聚合物等。还有要改进引发转移终止剂法不能控制聚合物分子量和分子量分布宽的缺点,使其更好地推动对活性自由基聚合的研究。

活性自由基聚合由于能在聚合物的组成、尺寸分布、形状、序列分布及规整性、侧链及端基结构等方面得到具有精确一级结构,并且其优势还在于单体适用范围广,条件温和,因此活性自由基聚合在目前国际上仍是处于快速发展阶段的主要聚合方法之一。该聚合方法将在材料化学领域,深入研究高分子的结构与性能的关系和开发更高性能或特殊功能的有机高分子新材料有着广泛的应用前景。

19942003年,活性自由基聚合领域的SCI论文共计17397篇。活性自由基聚合领域的论文数量在过去的10年间呈逐年上升趋势(见图1)。2003年论文数量比1994年增长了58.76%10年的全部论文中,共涉及96个国家和地区,其中TOP20国近5年的论文占同期世界论文总数的87.80%

美国和日本在活性自由基聚合研究领域中一直遥遥领先,10年中论文总量稳居世界前两名。两国的论文总量占世界的份额为36.1%19941999年,德国、法国和英国仍然居科技5强之列。中国以其强劲的追赶势头,从2000年以后开始超过德国、英国和法国,居该领域世界第三的位置(见表7)。

发表论文最多的TOP20国家中,中国的论文数增长较快,年平均增长率为28.25%,最高的年增长率超过了50%。将10年的数据分成前后两个5年期进行观察,中国的论文数量,从前一个5年期的世界第7名上升至第二个5年期的世界第3名。论文数从1994年的28篇上升到2003年的240篇,增长了7.6倍。中国论文的被引频次从前一个5年期的世界第13名上升至第二个5年期的世界第6名(见表8)。

与世界TOP10%引文基准进行比较,中国差距很大,虽然这种差距在逐渐缩小,但无论从该指标的论文总数还是其占各国论文总数的比例,中国都远远落后于科技5强(见表1)。在篇均引文指标上,中国与世界平均水平相去甚远,全面落后于科技5强(见表2),但从总体趋势上看,中国与世界平均水平的差距在逐渐缩小。

印度在活性自由基聚合领域的论文数量增长明显。澳大利亚和奥地利在论文的被引频次数量上呈现出较好的发展态势,被引频次数量分别从1994年的世界第15位和第31位上升到2003年的世界第9位和第23位(见表7、表8)。

活性自由基聚合领域世界TOP10科研院所中,日本的京都大学和东京工业大学在论文数量上居世界第一、第二。俄罗斯科学院也显示了雄厚的研究实力,其次是美国的卡耐基梅隆大学和得克萨斯大学。值得一提的是,后一个5年期,中国北京大学论文总数已经跃居世界第5位,浙江大学和中国科技大学也跻身于世界TOP10科研院所中(见表3)。在论文被引频次数量上,美国显示出其科技强国的威力,世界TOP10科研院所中的80%的机构属于美国机构,卡耐基梅隆大学是领头羊(见表4)。在引文数量上中国的机构还有较大的差距。

1 活性自由基聚合领域SCI论文分布

2 中国5年期SCI论文占世界份额之比

表1 美、日、德、英、法、中6国的世界引文基准比较(www.xing528.com)

注:TOP10%后的数字为被引频次,国名后的数字为≥TOP10%被引频次的论文数。%为TOP10%论文数与SCI论文总数之比。

表2 美、日、德、英、法、中6国的篇均引文世界平均水平比较

图3 美、英、德、日、法、中6国篇均引文频次与世界平均水平比较

表3 活性自由基聚合领域世界TOP10科研院所(按1999—2003年SCI论文数量排序)

表4 活性自由基聚合领域世界TOP10科研院所(按1999—2003年SCI引文数量排序)

表5 活性自由基聚合领域中国TOP5科研院所(按1999—2003年SCI论文数量排序)

表6 活性自由基聚合领域中国TOP5科研院所(按1999—2003年SCI引文数量排序)

表7 1994年—2003年TOP20国(地区)论文分布:活性自由基聚合领域

注:TOP20国(地区)为1999—2003年论文最多的前20名国家(地区)。按1999—2003年论文总数排列。

表8 1994年—2003年TOP20国(地区)论文被引频次分布:活性自由基聚合领域

注:TOP20国(地区)为1999—2003年被引频次最多的前20名国家(地区)。按1999—2003年被引频次总数排列。位次变化是指1999—2003年与1994—1998年两个时间段相比的变动情况。

原文链接:活性自由基

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