异原子替代策略通过温度切换调节热力学,使热力学转向可化学回收的聚合物和单体单体序列
Da Zhang1, Xin Wang1, Zhengbiao Zhang1,2
1State and Local Joint Engineering Laboratory for Novel Functional Polymeric Materials, Jiangsu Key Laboratory of Advanced Functional Polymer Design and Application, Suzhou Key Laboratory of Macromolecular Design and Precision Synthesis, College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Soochow University, Suzhou, 215123, China.
这项研究引入了对δ-valerolactone的异原子替代策略,创建化学可回收的聚合物. 来自置换单体的聚合物显示出良好的回收和重聚合,通过异构原子修饰证明了可调的可回收性.
科学领域:
- 聚合物化学 聚合物化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 有机化学 有机化学
背景情况:
- 开发化学可循环聚合物对于可持续材料至关重要.
- 基于 δ-瓦莱洛拉克 (VL) 的聚合物具有前景,但往往缺乏有效的可回收性.
- 调节聚合物热力学是实现受控聚合和脱聚合的关键.
研究的目的:
- 在VL单体中引入异原子替代策略 (HSS),以提高聚的可回收性.
- 为了研究不同原子 (N,S,O) 对单体热力学和聚合物特性的影响.
- 为了实现可回收聚和序列控制共聚合物的受控合成.
主要方法:
- 三种基于VL的单体的设计和合成,在C-5位置 (M1(N),M2(S),M3(O)) 进行异质原子替代.
- 有机催化环开放聚合 (ROP) 和脱聚合研究.
- 热力学分析 (ΔHp°, ΔSp°, Tc) 和密度函数理论 (DFT) 的计算.
- 高真空热解和溶液脱聚化用于单体回收.
- 一/一步共聚合实验. 一/一步共聚合实验.
主要成果:
- 所有合成的异构原子替代VL单体都经历了活体/受控的ROP和可控制的脱聚合.
- 用替代的聚合物 (P(M1) 通过溶液脱聚和热解实现了>99%的单体回收,并成功进行了再聚合.
- 异原子替代显著改变了单体热力学 (,,天花板温度),影响了聚合性和脱聚合性.
- DFT计算显示,异原子调整环张,与实验变化相关 (M2 > M1 > M3).
- 顺序控制的共聚物 (梯度,随机,块) 通过调整共聚化温度来合成.
结论:
- 异原子替代策略有效调节基于VL的单体的热力学,以提高化学可回收性.
- 含的聚体具有极好的可回收性和重聚合潜力.
- 这项研究确定了异构原子类型,环应变,热力学和可回收性之间的结构属性关系.
- 这种方法可以合成具有可调节性质的多样化,序列控制的共聚合物.
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