共價適應網(wǎng)絡(CANs)是含有動態(tài)共價鍵的交聯(lián)聚合物，其既具有熱固性聚合物優(yōu)良的力學、熱學、耐溶劑等性能，同時又可以在外界刺激作用下通過化學鍵的可逆斷裂和重組改變網(wǎng)絡拓撲結構，具有熱塑性聚合物優(yōu)良的加工性和可回收性，因此作為新興的聚合物材料，引起了廣泛的關注。由乙烯基單體制備的聚合物占所有聚合物產(chǎn)量的一半以上，構建其對應的CANs意義重大。但是，已報道的乙烯基CANs，通常需要復雜的多步反應，使用大量溶劑，因此難以實際應用，發(fā)展緩慢。據(jù)此，東華大學纖維材料改性國家重點實驗室游正偉教授團隊設計了基于動態(tài)肟氨酯共價鍵交聯(lián)的乙烯基CANs，廣泛適用于商業(yè)化乙烯基單體，可以無溶劑聚合，有效地應對了上述挑戰(zhàn)。相關成果近期以“Simple Solvent-Free Strategy for Synthesizing Covalent Adaptable Networks from Commodity Vinyl Monomers”為題發(fā)表于高分子領域權威期刊Macromolecules，東華大學材料學院博士生張璐之為第一作者，游正偉教授為通訊作者，管清寶副研究員為共同作者。
本工作的核心是基于動態(tài)肟氨酯基團的交聯(lián)劑，肟氨酯鍵是近年來用于構筑聚合物的新興的動態(tài)共價鍵，游正偉教授團隊已經(jīng)在該領域開展了一系列工作，實現(xiàn)了其室溫自發(fā)自愈合，證明了其多重化學轉(zhuǎn)化等特點，并基于其建立了3D打印愈合組裝策略，開展了新穎的體內(nèi)醫(yī)學應用，設計了可任意編程的驅(qū)動器等(Adv. Mater. 2019, 31, 1901402; Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1901058; Mater. Chem. Front. 2019, 3, 1833; Nat. Commun. 2021, 12, 4395; Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2008328; Sci. China Mater. 2021, 64, 1791; Chinese J. Polym. Sci. DOI: 10.1007/s10118-021-2625-9)。本文基于肟氨酯基團設計了一種乙烯基封端的交聯(lián)劑(DOU-cross-linker)，其可以通過市售原料一步便捷合成。該交聯(lián)劑可以溶解于常見的乙烯基單體(如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯)，通過本體聚合得到相應的共價適應網(wǎng)絡(DOU-CANs)，這是首次提出由乙烯基單體通過無溶劑法熱聚合制備CANs，與對應的傳統(tǒng)線性聚合物相比，DOU-CANs具有優(yōu)異的耐蠕變性和耐溶劑性。此外，由于肟氨酯基團的動態(tài)性，DOU-CANs還具有良好的加工性。同時，將肟氨酯基團用于聚氨酯之外的聚合物的設計，將進一步深化其研究，拓展其應用，構筑新型聚合物。該策略所用原料均商業(yè)可得，合成方法簡單，聚合過程無需溶劑，具有良好的大規(guī)模工業(yè)應用的前景。
該工作獲得了國家自然科學基金、上海市自然科學基金、東華大學勵志計劃等項目資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.0c02766
團隊主頁：https://pilab.dhu.edu.cn/zyou/main.psp
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