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四川大學王玉忠院士團隊《Macromolecules》封面:新型可反復化學循環高分子
2023-03-31  來源:高分子科技

  價廉、輕質、耐用、性能優異的高分子材料在為人們日常生活帶來便利的同時,其使用后的不當處置也導致了“白色污染”、“微塑料污染”等生態環境污染以及資源浪費和碳排放問題。發展可高效解聚為其聚合單體的高分子,進而構建“單體?聚合物”的反復化學循環,同時兼具實用性、環境友好性的高分子材料,是解決上述問題并實現綠色低碳發展的重要途徑。


1 單體BDXO的高效合成可控聚合閉環化學循環


  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化學循環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合成了一種七元醚內酯,即3,4-二氫-2H-苯并[b][1,4]二氧雜環丙烷-2-酮(BDXO),并成功實現其可控開環聚合制備了新型可反復化學循環環境友好半芳香族聚(-) PBDXO。系統深入地研究了單體BDXO在本體和溶液中的開環聚合及其動力學和熱力學過程,得到了相關熱力學參數,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(Tc196.8 °C)。制備的聚合物PBDXO不僅熱性能優異、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聚合,得到與初始PBDXO結構和性能幾乎一致的再生PBDXO從而建立了“單體BDXO?聚合物PBDXO”的反復化學循環。


  該工作以Ring-Opening Polymerization of a Seven-Membered Lactone toward a Biocompatible, Degradable, and Recyclable Semi-aromatic Polyester為題發表在Macromolecules2023, 56, 2465-2475,并被遴選為當期的封面。第一作者為環保型高分子材料國家地方聯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王玉忠院士該工作得到了國家重點研發計劃項目和四川大學理科特色方向培育計劃等的資助。

 

2 單體BDXO及其聚合物PBDXO的結構表征

 

3 不同聚合度PBDXOTGDSC曲線

 

4 PBDXO細胞毒性評價


 PBDXO的水解降解研究


 6 PBDXO的解聚與回收單體的再聚合研究

 

7 本工作的《Macromolecules》封面


  原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.2c02172

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(責任編輯:xu)
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