浙江大學張興宏/張成建團隊 Macromolecules:無金屬催化二硫化碳與氧雜環丁烷交替共聚
2023-09-04 來源:高分子科技
二硫化碳(CS2)是一種常見、重要而又便宜的含硫溶劑,我國年產量達80萬噸,排放的CS2嚴重危害自然環境。將CS2轉化為有價值的含硫聚合物對環境和聚合物材料具有重要意義,CS2與環醚包括三元環氧化物和四元環醚的交替共聚是重要的途徑,但所得聚合物結構復雜,且產生了大量的副產物。
近期,浙江大學張成建副研究員和張興宏教授在《Macromolecules》上發表了題為“Metal-Free Alternating Copolymerization of CS2 and Oxetane”的文章。該課題組利用烷基硼和鎓鹽組簡單混合的有機雙組份催化體系,實現了CS2和氧雜環丁烷的交替共聚(圖1),首次得到了交替共聚的聚二硫代碳酸酯(圖2)。該共聚反應效率高,TOF為1103 h-1,沒有小分子副產物生成。所得共聚物是結晶性的,熔點為83℃(圖3a),拉伸強度為20.7±3.1MPa,斷裂伸長率為480±20%(圖3d)。泛函密度理論揭示了烷基硼活化氧雜環丁烷,并與增長鏈陰離子形成絡合物從而實現交替鏈增長的機制。
圖1 雙組份有機催化二硫化碳與氧雜環丁烷共聚(與傳統(salen)CrCl催化效果對比)。
圖2 聚合物的核磁圖和動力學圖
圖3 聚合物的DSC曲線、WAXD曲線、拉伸曲線和照片
此項工作由共同第一作者馮國飛、馮西敏和劉雄協力合作完成的。其中馮國飛和馮西敏完成了所有共聚實驗、樣品測試和性能表征的工作,劉雄完成了計算工作,支持了實驗結構。通訊作者分別為張成建副研究員和張興宏教授。所有作者感謝國家自然科學基金和浙江省科學技術廳的支持。
原文鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c01300
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(責任編輯:xu)
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