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微流场辅助金属锡催化己内酯开环聚合

1.摘要

己内酯的开环聚合是以三氟甲烷磺酸亚锡为催化剂,2-巯基乙醇为引发剂,在温和条件下引发ε-己内酯的开环聚合,得到端基为巯基的聚己内酯,其分子量可控且分布较窄.在此过程中,巯基不需要保护而不会影响聚酯的结构,然而当聚合温度升高时，聚合物端基结构不发生改变,但分子量分布变宽。而微反应器因其良好的混合和传热性能近年来开始应用到聚合反应中，并表现出巨大潜力。相比于传统的釜式反应器，微反应器可以更好地调节聚合产物分子量和分子量分布，控制共聚组成和分子结构。在强放热聚合反应中，利用微反应器可获得窄分子量分布的聚合产物，在扩散控制的聚合反应中，利用微反应器可以大大缩短反应时间。

2.微反应器

微反应器通常是指内部尺寸在几十到几百微米的化学反应器[1]，例如最常见的微通道反应器。优良的传热传质性能是微反应器的主要特点。与传统的釜式反应器相比，微反应器内部尺寸小，其特征尺度通常为数百微米量级，反应物的扩散路程短，因而能够显著缩短实现充分混合所需时间。传统釜式反应器所需混合时间一般在秒级以上，而微反应器的混合时间通常为秒级，特征尺度极小的微反应器甚至可以达到毫秒级的混合时间：小尺寸还使微反应器的比表面积远远大于传统反应器，常规反应器比表面积一般小雨100m2/m3，极少数能达到1000m2/m3,而微反应器的比表面积可以达5000~50000m2/m3。大比表面积使微反应器具有良好的传热性能，更容易实现对反应温度的精确控制。依靠其良好的传热性能，微反应器可通过控温系统和流量调节方便地控制反应温度、反应物配比和反应时间等反应参数。此外微反应器的体系相对封闭，不容易受到水、空气等杂质的侵入，可省去部分繁琐的除杂保护措施。为了保持小尺寸特性，微反应器的工业放大将主要依靠反应器数量的增加，不存在传统反应器在放大过程中出现的传热传质能力变化等问题。凭借上述优势，微反应器在有机合成等领域的应用[1-5]受到重视。

国内开展微反应器研究已有十余年时间，在微反应器的设计制造，混合原理的探索气相反应，液相反应，纳米颗粒制备等领域得到迅速发展，骑的显著成果[6]。目前从事微反应器相关研究的主要有中国科学院大连物理化学研究所[7-9]，清华大学[10-12]，华东理工大学[6-13]等科研院校。与国外相比，目前国内涉及微反应器的研究范围相对较窄。

聚合反应对反应器的传热和混合有很高的要求，传统釜式反应器在这方面的缺陷成为获得高性能聚合产物的瓶颈之一。近些年，微反应器逐渐应用到聚合产物的制备中，在调控产物分子量，分子量分布和组成及优化反应条件等方面展现出巨大的潜力，引发了广泛关注[14-15]。微反应器在聚合反应领域中的拓展依赖于对反应机理和微反应器特点的深入理解，相关的基础研究将成为这一领域的发展关键。从当前的发展趋势来看，微反应器在聚合反应中的应用将成为化工和高分子利于的研究热点之一。

3.端基为巯基的聚己内酯的合成

含有巯基的聚合物具有独特的氧化还原性,能够在金的表面上进行组装,因

此，类材料在生物医药和纳米科学领域引起众多研究者的兴趣[16-19]。这类

材料在生物医药和纳米科学领域引起众多研究者的兴趣[16-19]。这类材料的

合成可以通过大分子反应等方法将巯基引入到聚合物的侧基或端基上[20-