原位多重光学监测的本体聚合

doi:10.7503/cjcu20260051

高等学校化学学报 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (5): 20260051.doi: 10.7503/cjcu20260051

原位多重光学监测的本体聚合

张瑞庆, 尹扩, 陈燕杰, 顾凡, 刘健(), 马骧

华东理工大学化学与分子工程学院, 上海 200237

收稿日期:2026-01-28 出版日期:2026-05-10 发布日期:2026-03-10
通讯作者: 刘健 E-mail:liujianecust@ecust.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(22125803);国家自然科学基金(22308102);国家自然科学基金(T2488302);广西壮族自治区科学技术厅项目(AA23062016)

In situ Multiple Optical Monitoring of Bulk Polymerization

ZHANG Ruiqing, YIN Kuo, CHEN Yanjie, GU Fan, LIU Jian(), MA Xiang

School of Chemistry and Molecular Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China

Received:2026-01-28 Online:2026-05-10 Published:2026-03-10
Contact: LIU Jian E-mail:liujianecust@ecust.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(22125803);the National Natural Science Foundation of China(22308102);the National Natural Science Foundation of China(T2488302);the Guangxi Department of Science and Technology, China(AA23062016)

1. ESM to 20260051.pdf(573KB)

摘要/Abstract

摘要：

光学可视化是一种高灵敏度、非侵入且简便的原位监测本体聚合过程的方法. 本文合成了一种基于9,14-二苯基-9,14-二氢二苯并[a,c]吩嗪（DPAC）的分子, 利用其在不同微环境下独特的激发态构象响应能够监测体系内的微观动态变化. 在甲基丙烯酸甲酯（MMA）聚合过程中, 体系从液态单体逐渐转变为固态聚合物. 伴随这一过程, DPAC的荧光从红色转变为蓝色, 反映了局部黏度增加与分子运动受限; 随后, 磷光逐渐增强且寿命延长, 表明聚合物网络刚性逐步上升. 通过基于比率荧光与磷光的双通道监测, 该策略实现了本体聚合过程的可视化追踪.

关键词: 原位监测, 本体聚合, 振动诱导发光

Abstract:

Optical visualization provides a highly sensitive， non-invasive， and straightforward approach for the in situ monitoring of bulk polymerization processes. This paper synthesized a 9，14-diphenyl-9，14-dihydrodibenzo［a，c］phenazine（DPAC）-based molecule， whose distinct excited-state conformational responses under different micro- environments enabled the monitoring of microscopic dynamic changes within the system. During the polymerization of methyl methacrylate（MMA）， the system transfer from a liquid monomer to a solid polymer. Accompanying this process， the fluorescence of DPAC shifts from red to blue， reflecting the increase in local viscosity and the restriction of molecular motion. Subsequently， the gradual enhancement of phosphorescence and the extension of its lifetime indicate the rising rigidity of the polymer network. Through dual-channel monitoring based on ratio-metric fluorescence and phosphorescence， this strategy makes the visual tracking of bulk polymerization feasible.

Key words: In situ monitoring, Bulk polymerization, Vibration-induced emission

中图分类号:

O626

TrendMD:

张瑞庆, 尹扩, 陈燕杰, 顾凡, 刘健, 马骧. 原位多重光学监测的本体聚合. 高等学校化学学报, 2026, 47(5): 20260051.

ZHANG Ruiqing, YIN Kuo, CHEN Yanjie, GU Fan, LIU Jian, MA Xiang. In situ Multiple Optical Monitoring of Bulk Polymerization. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(5): 20260051.

图/表 3

Fig.1 Fluorescent in situ monitoring of MMA polymerization（A） Fluorescence spectra of PMMA during the first 7 h；（B） CIE diagram coordinate shifting as time；（C） normalized curve of fluorescence intensity at 580 nm over time；（D） energy landscape of the excited-state conformational transfer of DPAC units to emit dual-wavelength fluorescence under different confinement；（E） viscosity of PMMA changes over time；（F） photographs of the polymerization process.

Fig.2 Phosphorescence in situ monitoring of MMA polymerization（A） Phosphorescence intensity variation from 5 h to 14 h；（B） lifetime spectra at different times；（C） variation curves of Mw and polymer dispersity index（PDI） with time；（D） NMR spectra corresponding to various polymerization times；（E） conversion versus time curve with error bars；（F） DSC versus time curves during the polymerization process；（G） afterglow photos during polymerization.

Fig.3 Photoactivation in situ monitoring of MMA polymerization

参考文献 31

[1]	Awaja F.， Gilbert M.， Kelly G.， Fox B.， Pigram P. J.， Prog. Polym. Sci.， 2009， 34（9）， 948—968
[2]	Jin F. L.， Li X.， Park S. J.， J. Ind. Eng. Chem.， 2015， 29， 1—11
[3]	Breschi L.， Mazzoni A.， Ruggeri A.， Cadenaro M.， Lenarda Di R.， de Stefano Dorigo E.， Dent. Mater.， 2008， 24（1）， 90—101
[4]	Rijswijk van K.， Bersee H. E. N.， Compos. Part A： Appl. Sci. Manuf.， 2007， 38（3）， 666—681
[5]	Suzuki Y.， Mishima R.， Matsumoto A.， Int. J. Chem. Kinet.， 2022， 54（6）， 361—370
[6]	Robertson I. D.， Yourdkhani M.， Centellas P. J.， Aw D. G.， Ivanoff J. E.， Goli E.， Lloyd E. M.， Dean L. M.， Sottos N. R.， Geubelle P. H.， Moore J. S.， White S. R.， Nature， 2018， 557（7704）， 223—227
[7]	Murray R. E.， Penumadu D.， Cousins D.， Beach R.， Snowberg D.， Berry D.， Suzuki Y.， Stebner A.， Appl. Compos. Mater.， 2019， 26（3）， 945—961
[8]	Jessen L. L.， Hansen K. R.， Crull G. B.， Grover T. L.， Guymon C. A.， ACS Macro Lett.， 2025， 14（6）， 847—852
[9]	Trommsdorff V. E.， Köhle H.， Lagally P.， Makromol. Chem.， 2003， 1（3）， 169—198
[10]	Leira⁃Iglesias J.， Tassoni A.， Adachi T.， Stich M.， Hermans T. M.， Nat. Nanotechnol.， 2018， 13（11）， 1021—1027
[11]	Gao C.， Silvi S.， Ma X.， Tian H.， Credi A.， Venturi M.， Chem.⁃Eur. J.， 2012， 18（52）， 16911—16921
[12]	Chen H.， Yao X. Y.， Ma X.， Tian H.， Adv. Opt. Mater.， 2016， 4（9）， 1397—1401
[13]	Zhang D.， Su J. H.， Ma X.， Tian H.， Tetrahedron， 2008， 64（36）， 8515—8521
[14]	Sun J.， Huang Z. Z.， He Z. Y.， Hu Y.， Li C. L.， Wu Z. Q.， Tian H.， Ma X.， Adv. Opt. Mater.， 2026， 14， e03796
[15]	Zhang Z. Y.， Wu Y. S.， Tang K. C.， Chen C. L.， Ho J. W.， Su J. H.， Tian H.， Chou P. T.， J. Am. Chem. Soc.， 2015， 137（26）， 8509—8520
[16]	Zheng S. D.， Ma M. Y.， Qu D. H.， Tian H.， Zhang Q.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2025， 64（34）， e202507770
[17]	Ding B. B.， Ma X.， Tian H.， Acc. Mater. Res.， 2023， 4（10）， 827—838
[18]	Gu F.， Jiang T.， Ma X.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2021， 13（36）， 43473—43479
[19]	Mori N.， Matsumoto A.， Suzuki Y.， Macromolecules， 2025， 58（9）， 4699—4707
[20]	Chen W.， Chen C. L.， Zhang Z. Y.， Chen Y. A.， Chao W. C.， Su J. H.， Tian H.， Chou P. T.， J. Am. Chem. Soc.， 2017， 139（4）， 1636—1644
[21]	Humeniuk H. V.， Rosspeintner A.， Licari G.， Kilin V.， Bonacina L.， Vauthey E.， Sakai N.， Matile S.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2018， 57（33）， 10559—10563
[22]	Sun G. C.， Pan J. J.， Wu Y. F.， Liu Y.， Chen W.， Zhang Z. Y.， Su J. H.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2020， 12（9）， 10875—10882
[23]	Wang J.， Yao X. Y.， Liu Y.， Zhou H. T.， Chen W.， Sun G. C.， Su J. H.， Ma X.， Tian H.， Adv. Opt. Mater.， 2018， 6， 1800074
[24]	Wang H.， Li Y. R.， Zhang Y. Y.， Mei J.， Su J. H.， Chem. Commun.， 2019， 55（13）， 1879—1882
[25]	Huang W.， Sun L.， Zheng Z. W.， Su J. H.， Tian H.， Chem. Commun.， 2015， 51（21）， 4462—4464
[26]	Zhou H. T.， Mei J.， Chen Y. A.， Chen C. L.， Chen W.， Zhang Z. Y.， Su J. H.， Chou P. T.， Tian H.， Small， 2016， 12（47）， 6542—6546
[27]	Zhang Z. Y.， Song W. X.， Su J. H.， Tian H.， Adv. Funct. Mater.， 2019， 30（2）， 1902803
[28]	Sun G. C.， Zhou H. T.， Liu Y.， Li Y. R.， Zhang Z. Y.， Mei J.， Su J. H.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2018， 10（23）， 20205—20212
[29]	Hirata S.， Kamatsuki T.， J. Phys. Chem. C， 2023， 127（7）， 3861—3871
[30]	Silva J. S.， Melo P. A.， Pinto J. C.， Macromol. React. Eng.， 2023， 17（4）， 2300001
[31]	Nölle J. M.， Primpke S.， Müllen K.， Vana P.， Wöll D.， Polym. Chem.， 2016， 7（24）， 4100—4105

原位多重光学监测的本体聚合

In situ Multiple Optical Monitoring of Bulk Polymerization

RichHTML

PDF (PC)

补充材料

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 3

参考文献 31

相关文章 6

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	张春雨, 董博, 张贺新, 陈春海, 张学全. 本体共聚合制备丙烯/1-丁烯合金及表征[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(9): 2014.
[2]	黄源, 曹堃, 李宝芳, 李伯耿. 橡胶接枝苯乙烯本体共聚合全程动力学研究(Ⅰ)──接枝行为[J]. 高等学校化学学报, 2003, 24(7): 1338.
[3]	申有青, 沈之荃, 沈建良, 张富尧, 张一烽. 稀土化合物催化内酯开环聚合(Ⅲ)──氯化钕-环氧化合物体系催化ε[J]. 高等学校化学学报, 1995, 16(5): 820.
[4]	黄金满, 马荣久, 杨梅林, 沈家骢. 苯乙烯本体聚合反应的动态光散射研究[J]. 高等学校化学学报, 1995, 16(12): 1964.
[5]	毛友钢, 王国斌, 郑莹光, 沈家骢. 甲基丙烯酸甲酯增长自由基ESR谱研究[J]. 高等学校化学学报, 1993, 14(6): 879.
[6]	毛友钢, 王国斌, 郑莹光, 沈家骢. 本体聚合反应全过程苯乙烯增长自由基的ESR谱的研究[J]. 高等学校化学学报, 1993, 14(1): 123.