化學(xué)所基于新型動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵的可回收復(fù)用聚合物研究取得了新進(jìn)展。
環(huán)境友好、可回收復(fù)用聚合物材料研究是智能仿生和高新技術(shù)領(lǐng)域的重要方向，受到全球科學(xué)界和工業(yè)界的高度關(guān)注。聚氨酯(PUs)因其優(yōu)良性能而被廣泛用于涂料、粘合劑、泡沫材料等領(lǐng)域。通常情況下，PUs需要在催化劑的作用下反應(yīng)生成熱固性樹(shù)脂來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，有害物質(zhì)殘留以及材料難以回收對(duì)其應(yīng)用造成了諸多限制。
中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實(shí)驗(yàn)室科研人員以六亞甲基二異氰酸酯(HDI)和多官能團(tuán)肟(Oxime)為原料，在無(wú)催化劑的溫和條件下，成功制備了肟類(lèi)聚氨酯(POUs)。該聚合反應(yīng)具有很高效率的突出優(yōu)點(diǎn)，在30oC的二氯甲烷中反應(yīng)3小時(shí)，轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%;所制備的POUs與常規(guī)PUs機(jī)械性能相當(dāng)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，肟氨酯鍵具有熱可逆性，POUs表現(xiàn)出優(yōu)異的熱自修復(fù)和可回收性質(zhì)，修復(fù)效率可高達(dá)90%。這一基于肟氨酯鍵動(dòng)態(tài)特性的研究成果，使得POUs可回收復(fù)用成為了可能。
肟氨酯鍵的動(dòng)態(tài)可逆分子機(jī)理及POUs熱固性材料回收復(fù)用
上述反應(yīng)的特點(diǎn)是室溫反應(yīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)(此時(shí)是化學(xué)交聯(lián)的PU材料，所謂的熱固性塑料)，但是，在加熱條件下交聯(lián)部分發(fā)生解交聯(lián)，意味著PU材料變成熱塑性的了，又可以重新加工。
在科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院和北京分子科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌)的支持下，研究人員與北京大學(xué)合作，應(yīng)用密度泛函理論開(kāi)展了相關(guān)的反應(yīng)機(jī)理研究，結(jié)果表明肟的異構(gòu)體硝酮(Nitrone)在聚合反應(yīng)和可逆交換反應(yīng)中起到了關(guān)鍵作用。
POUs材料具有制備方法簡(jiǎn)便易行、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)可逆、力學(xué)性能優(yōu)良的特點(diǎn)，新型動(dòng)態(tài)可逆肟氨酯鍵為構(gòu)筑可回收復(fù)用聚合物帶來(lái)一種新的選擇，并有望大大拓展聚氨酯材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
