脂肪族聚酯是一類可再生和可生物降解的環(huán)境友好型高分子材料。合成聚酯的傳統(tǒng)方法為逐步縮聚,該方法已經(jīng)十分成熟,但要求高溫和高真空等苛刻條件,同時(shí)需嚴(yán)格控制單體投料比才能制備高分子量聚酯。以鏈增長方式進(jìn)行的開環(huán)聚合和開環(huán)交替共聚合具有反應(yīng)條件溫和,聚合物分子量、鏈結(jié)構(gòu)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等可控性好等優(yōu)點(diǎn),受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。 其中,內(nèi)酯或交酯開環(huán)聚合已成功用于工業(yè)制備聚酯材料,如聚丙交酯(PLA)和聚乙交酯(PGA)。環(huán)氧烷烴/環(huán)酸酐開環(huán)交替共聚合則可以制備功能性和結(jié)構(gòu)多樣性的聚酯。在鏈增長聚合過程中,催化劑在控制鏈增長、鏈終止和鏈轉(zhuǎn)移等反應(yīng)以及聚合物結(jié)構(gòu)方面起重要作用。相比于其它催化體系,Lewis pairs在催化聚合時(shí)更具優(yōu)勢(shì),Lewis 酸/堿的協(xié)同作用提高了催化活性,拓寬了單體選擇性,同時(shí)也增加了聚合可控性。
天津大學(xué)材料學(xué)院李悅生教授研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)了近年來課題組利用Lewis pairs催化合成環(huán)境友好高分子材料的研究進(jìn)展。深入探討了Lewis pairs相互作用模式、催化性能及聚合行為,分析了Lewis pairs催化環(huán)酯開環(huán)聚合和環(huán)氧烷烴/環(huán)酐開環(huán)交替共聚的聚合機(jī)理,論述了Lewis pairs結(jié)構(gòu)—催化活性—單體選擇性之間的關(guān)系。利用Lewis pairs催化體系,制備了環(huán)狀聚酯、線形聚酯、嵌段聚酯以及“類聚乙烯”聚酯等;利用Lewis pairs體系催化的環(huán)氧烷烴、環(huán)酐和環(huán)酯的“自切換聚合”,制備了序列可控的聚酯/聚酯和聚酯/聚醚嵌段共聚物。最后,對(duì)Lewis pairs在該領(lǐng)域中的發(fā)展前景和方向進(jìn)行了總結(jié)和展望。
上述工作以題為“Lewis Pairs催化環(huán)酯開環(huán)聚合與環(huán)酐/環(huán)氧化物開環(huán)交替共聚”的專論形式發(fā)表在《高分子學(xué)報(bào)》2020年第10期“有機(jī)催化聚合專題”(高分子學(xué)報(bào), 2020,51(10): 1104-1120, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20111),通訊作者為天津大學(xué)材料學(xué)院李悅生教授。該工作得到了國家自然科學(xué)基金(No. 21971188)的支持。
原文鏈接:https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2020.20111
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