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上海交大史子興團(tuán)隊(duì)《Chem. Mater.》: 可“新陳代謝”的聚合物
2022-07-05  來源：高分子科技

  在人們?nèi)粘５纳钌a(chǎn)中，交聯(lián)聚合物材料有著廣泛的用途。但其缺點(diǎn)在于加工成型后形成了永久交聯(lián)，無法再加工回收利用，這不利于熱固材料的可持續(xù)發(fā)展。受到生命體新陳代謝的啟發(fā)，在熱固性聚氨酯的分子鏈中，引入“活性點(diǎn)”，在特定條件下進(jìn)行分子鏈的解鎖和重構(gòu)，將熱固性材料轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱删酆系拇蠓肿訂误w”，并構(gòu)建了兩種重塑方法，為熱固性材料的開發(fā)和利用提供了一種新思路。


圖 1 聚合物“新陳代謝”示意圖和化學(xué)機(jī)制


  近期，上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院史子興等設(shè)計(jì)合成了一種烯酮胺結(jié)構(gòu)的小分子，并以其作為動(dòng)態(tài)交聯(lián)劑制備了動(dòng)態(tài)交聯(lián)的聚氨酯材料。烯胺酮與異氰酸酯反應(yīng)形成烯胺酰胺在高溫條件下解離為烯酮胺和異氰酸酯，實(shí)現(xiàn)了聚氨酯的回收，這一過程被定義為“內(nèi)循環(huán)”。進(jìn)一步地，基于胺基與異氰酸酯之間的優(yōu)先反應(yīng)，胺類化學(xué)物可以用作“剪刀”來切割交聯(lián)點(diǎn)，將交聯(lián)聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)榭删酆系拇蠓肿訂误w，參與新型交聯(lián)聚氨酯的制備，實(shí)現(xiàn)了聚合物 “新陳代謝”和“成長”，這一過程被定義為“外循環(huán)”。這類含烯酮胺結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)交聯(lián)劑可以替換傳統(tǒng)交聯(lián)劑，有利于動(dòng)態(tài)交聯(lián)聚氨酯的工業(yè)化應(yīng)用。 


圖 2 (A) 胺、烯胺酮和異氰酸酯之間的化學(xué)反應(yīng) (B) 胺、烯胺酮和異氰酸酯之間的競爭反應(yīng)示意圖


  綜上，本工作結(jié)合動(dòng)態(tài)鍵和選擇性化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)聚合物形態(tài)從交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)到線性結(jié)構(gòu)的可逆轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)交聯(lián)聚合物的選擇性多角度再加工，為回收交聯(lián)聚合物材料提供了一種備選的解決方案。相關(guān)結(jié)果以“Macromolecular Metabolism Based on Enaminoneamide Achieving Transformation of Polymer Architecture ”為題發(fā)表在Chemistry of Materials上。


  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.2c01129

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