微波辅助NaBH4/镧系稀土氯化物体系高效还原液态氟橡胶末端羧基的创新研究

针对液态末端羧基氟橡胶(LTCFs)化学稳定性差的问题，研究人员创新性地采用微波辅助NaBH4/MCl3(M=La,Ce,Sm,Gd)催化体系，仅需4分钟即可实现80%以上的-COOH向-OH转化，同步还原主链C=C双键，为高性能氟聚合物合成提供了高效精准的改性平台。

　　

在尖端材料领域，液态氟橡胶因其独特的流动性和耐化学性成为制造复杂部件的理想材料。然而传统氧化降解法制备的液态末端羧基氟橡胶(LTCFs)存在致命缺陷——活泼的羧基(-COOH)会显著降低材料化学稳定性。虽然锂铝氢(LiAlH₄)等强还原剂可实现羧基向羟基(-OH)的转化，但其剧毒、易燃特性严重制约工业化应用。更棘手的是，常规热催化还原需耗时数小时，能耗高且效率低下，这成为制约高性能液态氟橡胶发展的关键瓶颈。

针对这一挑战，大连海事大学的研究团队在《Journal of Fluorine Chemistry》发表创新成果。他们巧妙结合微波加热技术与NaBH₄/镧系稀土氯化物(MCl₃)催化体系，开发出分钟级高效还原新工艺。研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见光谱(UV-Vis)、核磁共振氢谱(¹H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和化学滴定等表征手段，系统验证了材料结构与性能变化。

关键技术方面，研究人员构建了微波反应系统，通过单因素实验优化功率、时间等参数；利用FTIR追踪特征峰位移(如1712 cm^-1羧基峰消失)，结合UV-Vis检测C=C双键在235 nm处吸光度变化；采用GPC监测分子量分布(PDI从2.25降至1.89)，并通过酸碱滴定定量测定转化率。

研究结果揭示：

1. 材料表征：NaBH₄/GdCl₃体系处理的样品在FTIR中1712 cm^-1峰消失，证实-COOH转化；UV-Vis显示235 nm处C=C特征吸收减弱，表明双键被还原。
2. 催化剂筛选：CeCl₃、SmCl₃和GdCl₃体系效率均超80%，其中SmCl₃最优条件下(320 W, 4 min)转化率达84.60%。
3. 工艺优化：确立SmCl₃/-COOH摩尔比2:1、料液比1:10 (g/mL)为最佳参数，反应时间较传统加热缩短30倍。

这项研究的意义在于：首次将微波技术引入氟橡胶改性领域，突破性地将反应时间从"小时级"压缩至"分钟级"，同时保持分子结构完整性。所开发的NaBH₄/MCl₃体系兼具高效性与安全性，为航空航天、石油化工等领域特种氟材料的制备提供了新范式。特别是SmCl₃催化剂展现的优异选择性，为稀土资源高值化利用开辟了新途径。该成果不仅解决了LTCFs稳定性难题，其"精准快速"的改性理念更为高分子材料功能化设计提供了普适性策略。