化學可循環聚合物具有閉合循環生命周期,在使用生命結束后可以在特定條件下解聚成原始單體,簡單純化后可重新聚合得到高品質聚合物。發展化學可循環聚合物是塑料污染問題的最佳解決方案之一。盡管近年來取得了系列進展,但化學可循環聚合物仍然面臨著一些挑戰,如合成過程能耗高、單體回收選擇性差、效率低,特別是難以實現聚合物高效循環和材料性能間的平衡統一。通過在具有合適環張力的雜環單體上引入取代基來構筑室溫近平衡聚合體系,以實現溫和條件下的聚合和反向解聚是一種有效的策略,但目前關于這種方法的報道并不多見。
青島科技大學沈勇/李志波團隊近年來在可循環高分子方面取得了系列進展。他們利用自主研發的環狀有機磷腈超強堿CTPB與脲組成二元催化體系,成功制備得到高分子量聚(g-丁內酯),實現了a-亞甲基-γ-丁內酯的選擇性開環聚合和共聚(Polym. Chem. 2019, 10, 1231-1237;CCS Chem., 2020, 2, 620-630;Macromolecules, 2020, 53, 3380-3389)。在之前的工作中,他們利用強堿/脲二元催化劑實現了生物基δ-己內酯的快速可控開環聚合,制備得到完全可循環聚酯,但該聚酯結晶度低、力學性質差,無法作為材料單獨使用(Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202201407)。通過在六元環內酯母體結構上引入合適的取代基,開發具有理想材料性能的化學可循環聚酯,實現循環和性能的平衡統一,具有重要意義。最近,他們在δ-戊內酯的α位引入環外雙鍵構筑得到雙官能度環內酯單體,并且通過篩選合適的強堿/脲二元催化體系,成功實現了雙官能團α-亞甲基-δ-戊內酯的化學選擇性開環聚合,制備得到可后修飾的化學可循環聚酯,該聚酯結晶度高、力學性質與商品化聚烯烴近似。
以辛酸亞錫為催化劑,得到的聚酯產物P(MVL)ROP在130 °C下通過減壓蒸餾可以完全解聚回收得到高純度的MVL(產率~96%)。將回收單體使用CaH2簡單干燥后,可以重新聚合得到P(MVL)ROP,從而成功建立“單體-聚合物-單體”的閉合循環生命周期。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202207105
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