80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索:  
科羅拉多大學(xué)張偉教授團(tuán)隊(duì) Adv. Mater.:通過雙因素控制的動(dòng)態(tài)前驅(qū)體實(shí)現(xiàn)熱固性材料的按需降解和回收
2024-09-06  來源:高分子科技

  隨著塑料使用和處理帶來的環(huán)境問題日益突出,尋找可持續(xù)的聚合物材料變得愈發(fā)重要。熱固性塑料作為一種常見的塑料類別,其特點(diǎn)是通過牢固的共價(jià)鍵將單體交聯(lián)在一起,通常具有高穩(wěn)定性和化學(xué)耐受性。也因如此,這類聚合物傳統(tǒng)上被認(rèn)為是不可降解和不可回收的。近年來基于動(dòng)態(tài)共價(jià)化學(xué)(DCvC)的共價(jià)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)(CANs)的發(fā)展,為交聯(lián)聚合物的可塑性和可再加工性提供了有效方法。此外,DCvC在聚合物的小分子回收方面也顯示出相當(dāng)大的潛力:通過控制反應(yīng)條件,可以將可逆反應(yīng)的平衡導(dǎo)向聚合,形成聚合物材料,或者導(dǎo)向解聚,生成低聚物或小分子。Diels–Alder反應(yīng)、酯轉(zhuǎn)交換反應(yīng)、亞胺衍生物交換反應(yīng)和硼氧類交換反應(yīng)等動(dòng)態(tài)共價(jià)化學(xué)已被用于構(gòu)建創(chuàng)新的動(dòng)態(tài)交聯(lián)材料。然而,由于DCvC的可逆性,開發(fā)具有可降解性和可回收性的綠色熱固性材料時(shí),在保持交聯(lián)聚合物在使用過程中功能特性的同時(shí),確保其使用后的高效回收和再利用,仍然是一個(gè)重要的挑戰(zhàn);此外,如何設(shè)計(jì)可放大合成的有效方法以及與現(xiàn)有的制造工藝相兼容,也是不可忽視的問題。


1. 通過雙因素調(diào)控動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵活性,可以使得交聯(lián)聚合物在使用期限內(nèi)具有優(yōu)異的性能,而在生命周期末期能被高效降解回收。


  近期,科羅拉多大學(xué)博爾德校區(qū)張偉教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)這些問題,提出了一種具有普適性的策略:利用具有雙因素控制可逆性的動(dòng)態(tài)前驅(qū)體,在溫和條件下實(shí)現(xiàn)熱固性材料的按需降解和回收(圖1)。具體而言,通過在碳酸鉀作為催化劑,使用動(dòng)態(tài)親核芳香取代反應(yīng)(SNAr)將2,4,6-三乙氧基-1,3,5-三嗪(TETA)與二醇反應(yīng)生成寡聚醇作為動(dòng)態(tài)交聯(lián)劑。在去除催化劑后,SNAr的可逆性可以被鈍化,使得這些寡聚醇可以像傳統(tǒng)多元醇一樣用于后續(xù)的交聯(lián)聚氨酯的合成。實(shí)驗(yàn)表明,所得聚合物的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性與傳統(tǒng)的聚氨酯類似(圖2)。在生命周期結(jié)束時(shí),SNAr反應(yīng)的可逆性可以在碳酸鉀和乙醇存在下,通過溫和加熱重新激活,從而實(shí)現(xiàn)聚合物的可控降解(圖3)。所得小分子混合物可以通過簡(jiǎn)單的溶解過濾等手段分離和純化,得到的TETA可被回收利用,而低聚二醇寡體則可用于升級(jí)利用或者進(jìn)一步降解為二胺與二醇。這種雙因素控制的可逆性確保了聚合物在使用過程中可以保持所需的特性,同時(shí)在其生命周期結(jié)束時(shí)簡(jiǎn)化了解聚和回收過程。此外,該合成過程不僅如鑄膜、注塑和發(fā)泡等已成熟的制備工藝兼容,還可用于類玻璃體聚合物和可降解聚酯的合成(圖4)。研究表明,這種策略具有廣泛適用性,并且有望進(jìn)一步應(yīng)用于當(dāng)前的熱固性塑料生產(chǎn)之中,以在不犧牲其理化特性的情況下增強(qiáng)其可持續(xù)性。


圖2.  動(dòng)態(tài)三聚氰酸酯交聯(lián)的聚氨酯的合成與表征。


圖3.  動(dòng)態(tài)三聚氰酸酯交聯(lián)的聚氨酯的抗性測(cè)試與可控降解。


4.  雙因素控制的動(dòng)態(tài)前驅(qū)體普適性驗(yàn)證。


  該工作以“Dual-Factor-Controlled Dynamic Precursors Enable On-Demand Thermoset Degradation and Recycling”為題發(fā)表在《Advanced Materials》上。文章第一作者是科羅拉多大學(xué)博爾德校區(qū)博士后雷澤芃博士。


  該工作是張偉教授團(tuán)隊(duì)近年來應(yīng)用DCvC構(gòu)建功能性高分子研究的最新進(jìn)展之一。將DCvC引入交聯(lián)聚合物賦予了這類材料可塑性、環(huán)境響應(yīng)性、可循環(huán)利用性、結(jié)晶性和均勻孔隙性等卓越的特性(Chem. Rev. 2024, 12, 7829)。在近年來,團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一系列具有優(yōu)異性能的動(dòng)態(tài)共價(jià)高分子,并將其應(yīng)用于聚合物閉環(huán)回收 (Nat. Chem. 2022, 12, 1399; J. Am. Chem. Soc. 2023, 16, 9112)、螺旋結(jié)構(gòu)的共價(jià)聚合物單晶合成(Nat. Chem. 2021, 7, 660; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 20, e202403599),分子籠聚合物選擇性附著富勒烯(Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202409432)以及氣體分子高精度識(shí)別(Sceince 2024, 6703, 1441)等。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202407854

版權(quán)與免責(zé)聲明:中國(guó)聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章。刊物或媒體如需轉(zhuǎn)載,請(qǐng)聯(lián)系郵箱:info@polymer.cn,并請(qǐng)注明出處。
(責(zé)任編輯:xu)
】【打印】【關(guān)閉

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞