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常州大學(xué)楊宏軍和華南理工大學(xué)張廣照 Angew：質(zhì)子轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)的陰離子雜化共聚反應(yīng)制備可回收高性能含硫聚合物
2024-09-19  來源：高分子科技

  華南理工大學(xué)張廣照和常州大學(xué)楊宏軍等人于2012年發(fā)現(xiàn)了陰離子雜化共聚反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了乙烯基單體與環(huán)狀單體這兩種具有不同可聚合基團(tuán)單體的共聚，為新型高分子提供了全新的合成路徑。近日，他們又發(fā)現(xiàn)了一種新型雜化共聚反應(yīng)-質(zhì)子轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)的陰離子雜化共聚反應(yīng)，并利用該反應(yīng)在室溫下直接將單質(zhì)硫聚合成高性能含硫聚合物。


  單質(zhì)硫是石油煉制最多的副產(chǎn)品之一，儲量豐富。但是，單質(zhì)硫的利用率極低，且逐年積累，導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問題和安全隱患。將單質(zhì)硫轉(zhuǎn)化為高性能聚合物是最有前途的硫利用途徑，然而可與單質(zhì)硫直接共聚的單體十分有限，且產(chǎn)物通常熱穩(wěn)定性差，力學(xué)性能低。環(huán)氧單體是制備熱固性環(huán)氧樹脂的主要原料，也是最常見的聚合單體之一，但是它在室溫條件下并不與單質(zhì)硫反應(yīng)。



  作者發(fā)現(xiàn)在單質(zhì)硫、環(huán)氧體系中引入丙烯酸酯類單體后，通過丙烯酸酯α位的氫質(zhì)子轉(zhuǎn)移至環(huán)氧，能夠?qū)崿F(xiàn)單質(zhì)硫、環(huán)氧和丙烯酸酯的多元陰離子雜化共聚。該方法極大豐富了單質(zhì)硫的共聚單體種類，為合成高性能含硫聚合物提供了線路。



  利用該反應(yīng)，作者以單質(zhì)硫、雙官能團(tuán)丙烯酸酯和環(huán)氧為原料，室溫下一步合成了具有高力學(xué)性能的高分子材料，其拉伸強(qiáng)度和楊氏模量分別達(dá)到60.8 MPa 和 680 MPa。由于含有大量的二硫鍵和酯鍵，該聚合物還具有優(yōu)異的透明性、抗紫外性、室溫自修復(fù)性和可再加工性。特別是，該聚合物降解后所生成的齊聚物能再次用于環(huán)氧樹脂的制備，實(shí)現(xiàn)了高價值回收利用。



  該工作從聚合方法源頭創(chuàng)新，豐富了高分子合成方法，對于發(fā)展新型高分子材料和有效利用硫資源都具有重要意義。該研究獲得了國家自然科學(xué)基金(U2241286，52473001), 廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃(2023B0101200006)及江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目(PAPD)的資助。


  論文信息：

  Transforming Element Sulfur to High Performance Closed-Loop Recyclable Polymer via Proton Transfer Enabled Anionic Hybrid Copolymerization

  Hongjun Yang*, Jikai Zhang, Wenyan Huang and Guangzhao Zhang*

  Angewandte Chemie International Edition

  https://doi.org/10.1002/anie.202414244

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（責(zé)任編輯：xu）
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