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四川大學王玉忠院士團隊《Macromolecules》封面：新型可反復(fù)化學循環(huán)高分子

2023-03-31 來源：高分子科技

關(guān)鍵詞：反復(fù)化學循環(huán) 實用性環(huán)境友好綠色低碳可控開環(huán)聚合

價廉、輕質(zhì)、耐用、性能優(yōu)異的高分子材料在為人們?nèi)粘Ｉ顜肀憷耐瑫r，其使用后的不當處置也導(dǎo)致了“白色污染”、“微塑料污染”等生態(tài)環(huán)境污染以及資源浪費和碳排放問題。發(fā)展可高效解聚為其聚合單體的高分子，進而構(gòu)建“單體?聚合物”的反復(fù)化學循環(huán)，同時兼具實用性、環(huán)境友好性的高分子材料，是解決上述問題并實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要途徑。

圖1 單體BDXO的高效合成、可控聚合及閉環(huán)化學循環(huán)

四川大學王玉忠院士團隊在以上方面已開展了二十多年的研究工作，在國際上最早提出可反復(fù)化學循環(huán)的生物降解高分子是一次性使用高分子材料制品的理想材料。最近，他們通過簡單高效的一步反應(yīng)合成了一種七元醚內(nèi)酯，即3,4-二氫-2H-苯并[b][1,4]二氧雜環(huán)丙烷-2-酮（BDXO），并成功實現(xiàn)其可控開環(huán)聚合制備了新型可反復(fù)化學循環(huán)環(huán)境友好半芳香族聚(醚-酯) PBDXO。系統(tǒng)深入地研究了單體BDXO在本體和溶液中的開環(huán)聚合及其動力學和熱力學過程，得到了相關(guān)熱力學參數(shù)，即標準聚合焓變（

，?14.52 kJ·mol^–1）和熵變（

，?30.90 J·mol^?¹·K^?¹），并計算出溶液中的聚合上限溫度（T_c，196.8 °C）。制備的聚合物PBDXO不僅熱性能優(yōu)異、力學性能良好、可生物相容、可水解降解，而且可通過本體熱解聚高效地回收BDXO單體，回收單體產(chǎn)率大于92%、純度達到96%。進一步，回收單體BDXO可在相同條件下再次開環(huán)聚合，得到與初始PBDXO結(jié)構(gòu)和性能幾乎一致的再生PBDXO，從而建立了“單體BDXO?聚合物PBDXO”的反復(fù)化學循環(huán)。

該工作以“Ring-Opening Polymerization of a Seven-Membered Lactone toward a Biocompatible, Degradable, and Recyclable Semi-aromatic Polyester”為題發(fā)表在《Macromolecules》上（2023, 56, 2465-2475），并被遴選為當期的封面。第一作者為環(huán)保型高分子材料國家地方聯(lián)合工程實驗室和四川大學化學學院的李茂琴博士，通訊作者為吳剛教授和王玉忠院士。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目和四川大學理科特色方向培育計劃等的資助。