反应型高含氟低聚物是指分子量为1000~30000、氟含量高于60%且具有活性官能团的α,ω-低分子量含氟聚合物，可用作功能性含氟聚合物的前驱体、高端密封材料、高性能含氟涂层等，具有广泛的应用前景。目前，该类材料可通过氟烯烃的碘调聚反应和官能团引发自由基聚合反应等进行正向合成，但如何实现分子链序列结构可控，仍富有挑战。相较于正向合成，氧化降解（逆向）路线利用了含氟聚合物分子链中偏氟乙烯结构的化学反应特性，为反应型高含氟低聚物的分子链序列结构可控合成，提供了独特的方案。同时，针对废旧氟橡胶难以回收和生物降解，以及目前所采用的填埋和焚烧等低效处理方式，导致土地、水资源和空气的污染，对人类健康构成潜在威胁的共性难题。我校李东翰教授课题组联合赵大伟教授，提出了一种新颖的高分子量含氟聚合物“逆向分子重构”策略，基于废旧氟橡胶中偏氟乙烯的化学反应特性，将其升级再造为一种高性能先进反应型高含氟低聚物。
图1 “Molecular Reconstruction for the High-Performance Recycled Fluororubbers”图文摘要
相关成果在国际顶级期刊Advanced Materials上发表题为“Molecular Reconstruction for the High-Performance Recycled Fluororubbers”文章。第一作者为材料科学与工程学院李东翰教授，共同第一作者为材料科学与工程学院硕士研究生宁舒蕊，共同通讯作者为资源化工与材料教育部重点实验室赵大伟教授。
图2 废弃氟橡胶升级再造为高性能先进反应型高含氟低聚物的反应路线及其降解机理
如图2所示，本研究通过创建三个高效反应体系，成功将废弃氟橡胶升级再造为高性能先进反应型高含氟低聚物，并实现了其性能可调控。首先，通过废旧氟橡胶的可控氧化降解合成了α,ω-端羧基低分子量氟聚合物(CTLF)；针对CTLF链中残留的双键，创建了氟化加成反应体系，合成了具有更高氟含量、更好热稳定性的饱和化α,ω-端羧基低分子量氟聚合物(SCTLF)，实现了整链强化。随后，建立脱羧-氨基化反应体系，将羧基转化为高活性氨基，进而合成出可化学唤醒的高性能α,ω-端氨基低分子量氟聚合物（ATLF-Boc）。通过对ATLF构建环氧树脂固化体系，实现了其高效成型，固化产物不仅展现出与FKM或FFKM相媲美的优异综合性能，更首次实现了高含氟聚合物材料表面亲-疏水性可调控。
图3 (a) 可调节亲水-疏水性的GTE和E51固化体系。(b) GTE固化ATLF的FT-IR谱图。(c) E51固化ATLF的FT-IR谱图。(d)固化ATLF与其他材料的接触角和氟含量的对比图
如图3所示，与其他含氟聚合物相比，ATLF的高含氟、耐高温和端基高反应活性，固化成型后的ATLF表面性能和氟含量也具有明显优势，其亲-疏水性可在43~114°范围内调节，拉伸强度可达13.3MPa；同时具备优异的高温稳定性（Td＞350℃）和化学稳定性。
总之，本研究中的高性能先进反应型高含氟低聚物在高端密封材料、高性能涂层等领域展现出了巨大的应用潜力。特别是在航空航天、石油化工、电子电器等高技术领域，ATLF的出现无疑为这些领域提供了新的解决方案。更为关键的是，本研究不仅成功实现了废旧氟橡胶的高值化循环利用，还为功能性含氟聚合物的逆向合成开辟了全新的思路和方法。
