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浙江大學(xué)張興宏/張成建團隊 Nat. Commun.:單醛和環(huán)酸酐交替共聚合成可循環(huán)高分子
2023-09-13  來源:高分子科技

  塑料由于其輕質(zhì),低廉和較好的實用性在當(dāng)前社會得到了廣泛使用。然而目前大部分的塑料來源于傳統(tǒng)的石油基高分子,由于其化學(xué)惰性難以降解造成環(huán)境污染和資源浪費。利用生物質(zhì)原料或產(chǎn)能過剩的廢棄原料制備可循環(huán)利用聚合物,是解決“塑料污染”的有效途徑之一。醛是一類在自然界中廣泛存在的原料,除甲醛外,大部分的醛類化合物沒有合理有效的途徑實現(xiàn)規(guī);。


  浙江大學(xué)張成建副研究員和張興宏教授團隊以自然界中廣泛而豐富存在的醛類化合物出發(fā),開創(chuàng)了單醛化合物和環(huán)酸酐的交替共聚反應(yīng),例如以乙醛和戊二酸酐為單體,在溫和反應(yīng)條件(室溫,常壓)下,采用商業(yè)化的Lewis酸或Br?nsted酸催化劑/引發(fā)劑,即可以高效快速幾分鐘地得到結(jié)構(gòu)明確的全交替聚酯。



  作者將該方法拓展到其他常見商業(yè)化的醛類和酸酐單體,實驗結(jié)果表明該方法具有強的普適性,通過使用56種醛類化合物和5種酸酐,成功得到了60種全新結(jié)構(gòu)的聚酯。共聚反應(yīng)動力學(xué)研究結(jié)果表明,由于較低的聚合焓變,該交替共聚反應(yīng)有較為明顯的可逆共聚特點。所得聚酯直接在180℃、真空條件下直接加熱,可以定量地得到單體,收率高達94%。所得單體可以再共聚,得到物性接近的聚醛酯。



  總體上,作者開創(chuàng)了單醛化合物和環(huán)酸酐的交替共聚新反應(yīng),為廣泛而豐富的醛類化合物找到了制備新材料的應(yīng)用途徑。所得聚醛酯是一種加熱可直接回到單體的可循環(huán)高分子材料。然而作者報道的全新體系,還處于起步階段,有很多需要解決的問題,例如,如何實現(xiàn)“活性”共聚合,獲得高分子量的共聚物,如何進一步提高產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性等。這些問題有待于學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界一起探討解決。


  這一研究成果以A recyclable polyester library from reversible alternating copolymerization of aldehyde and cyclic anhydride為題近期發(fā)表在《Nature Communication》上,浙江大學(xué)高分子系博士生張勛為本文第一作者,張成建副研究員和張興宏教授為本文的通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金委,浙江省科技廳的資助。本文第一作者特別感謝浙江大學(xué)《浙江大學(xué)爭創(chuàng)優(yōu)秀博士論文資助》和高分子新物質(zhì)創(chuàng)制國際研究中心的大力支持。


  原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-41136-6

  下載:A recyclable polyester library from reversible alternating copolymerization of aldehyde and cyclic anhydride

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