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科研进展

朱剑波课题组在高性能可化学循环芳香族聚酯合成方面取得进展

访问量:发布时间:2022-02-10

芳香族聚酯(例如PET)由于其优异的材料性能和低廉的价格而被广泛应用于纤维、薄膜和树脂等材料的生产。然而,目前已被工业应用的芳香族聚酯由于其降解选择性差、产物成分复杂导致很难高效化学回收。通过苯并内酯开环聚合方式合成芳香族聚酯具有优异的降解选择性,但是材料性能往往较差。如何平衡芳香族聚酯高降解选择性和材料性能是制约其发展的瓶颈问题。

针对这一问题,朱剑波课题组通过对聚合物分子链进行官能团和立构规整性调控,制备了一类性能优异的可高效化学回收新型芳香族聚酯。该聚酯体系具有如下优势:(1)聚合单体可通过以硫代水杨酸和1,2-环氧化物为原料“一锅法”简单、高效制备;(2)基于1,2-环氧化物取代基结构多样性,可调节聚合物链官能团结构,从而调控聚合物性能,最终得到与商业化等规聚丙烯相似机械性能芳香族聚酯,其拉伸强度𝜎B = 25.64 ± 1.26 MPa,断裂伸长率ɛB = 364.87% ± 27.82 %;(3)通过改变聚合物链的规整度,可以调控聚合物的结晶性能,通过相反构型等规聚合物立构复合作用大大提高了这类型芳香族聚酯结晶性,得到结晶速率快、熔点高的结晶性芳香族聚酯;(4)根据聚合物主链和侧基的反应特性,对聚合物进行交联、点击反应、氧化、去保护等后功能化可进一步调控聚合物性能。(5)在与聚合条件相同催化剂作用下,改变反应浓度和温度聚合物可高选择性、高产率转化为起始单体。对于等规聚合物降解过程中不会发生消旋作用,从而得到光学纯单体。

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. 一类新型高性能芳香族聚酯的化学循环

总之,在该工作中,作者通过1,2-环氧化物取代基的结构和手性调控聚合物的侧基官能团结构和主链立构规整性,从而调控聚合物的性能,最终开发了一类新型的性能优异的可化学回收芳香族聚酯。该工作为高性能可闭环循环高分子材料的分子设计提供了新的研究思路。

该研究以“Advancing the Development of Recyclable Aromatic Polyesters by Functionalization and Stereocomplexation 为题发表于Angewandte Chemie International Edition  (文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202117639),四川大学为第一单位,化学学院硕士研究生范华忠为本文第一作者,蔡中正副研究员和朱剑波研究员为共同通讯作者,特别感谢科技部、国家自然科学基金委、四川大学的经费支持。

 

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