化學所基于新型動態(tài)共價鍵的可回收復用聚合物研究取得了新進展。
環(huán)境友好、可回收復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)生成熱固性樹脂來實現(xiàn)應(yīng)用，有害物質(zhì)殘留以及材料難以回收對其應(yīng)用造成了諸多限制。
中國科學院化學研究所高分子物理與化學實驗室科研人員以六亞甲基二異氰酸酯(HDI)和多官能團肟(Oxime)為原料，在無催化劑的溫和條件下，成功制備了肟類聚氨酯(POUs)。該聚合反應(yīng)具有很高效率的突出優(yōu)點，在30oC的二氯甲烷中反應(yīng)3小時，轉(zhuǎn)化率高達99%；所制備的POUs與常規(guī)PUs機械性能相當。進一步研究發(fā)現(xiàn)，肟氨酯鍵具有熱可逆性，POUs表現(xiàn)出優(yōu)異的熱自修復和可回收性質(zhì)，修復效率可高達90%。這一基于肟氨酯鍵動態(tài)特性的研究成果，使得POUs可回收復用成為了可能。
肟氨酯鍵的動態(tài)可逆分子機理及POUs熱固性材料回收復用
上述反應(yīng)的特點是室溫反應(yīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)(此時是化學交聯(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、國家自然科學基金委、中科院和北京分子科學國家實驗室(籌)的支持下，研究人員與北京大學合作，應(yīng)用密度泛函理論開展了相關(guān)的反應(yīng)機理研究，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便易行、結(jié)構(gòu)動態(tài)可逆、力學性能優(yōu)良的特點，新型動態(tài)可逆肟氨酯鍵為構(gòu)筑可回收復用聚合物帶來一種新的選擇，并有望大大拓展聚氨酯材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
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