滑環聚合物（Slide-ring polymers, SRPs）是一類獨特的交聯聚合物網絡，即網絡中的聚合物鏈能夠在交聯點中滑動。因此，這些可移動的交聯并不固定在特定的點上，賦予聚合物網絡獨特的機械性能。現有的滑環聚合物體系主要是通過環糊精和聚乙二醇的親疏水相互作用實現大環和軸的結構互鎖。設計和引入在有機溶劑中高效構建新型滑環聚合物的新策略，同時研究其結構帶來的新性質，對多樣化這類聚合物的各種應用至關重要。
圖1：滑環聚合物網絡PEA-SR-net的示意圖
圖2：PEA-net和PEA-SR-net的力學性能。（a） PEA-net和PEA-SR-net的應力-應變曲線。（b）PEA-net和PEA-SR-net的最大應變和應力、楊氏模量和韌性。（c） PEA-net和（d） PEA-SR-net在外力作用下的網絡構型變化的示意圖。（e） 在200%和600%應變下 PEA-SR-net的循環拉伸試驗曲線。（f）PEA-SR-net在200%和600%應變下的耗能和阻尼能力。
圖3：PEA、PEA-net和PEA-SR-net的蠕變和恢復特性。（a）PEA-SR-net在不同應力水平下的蠕變?恢復曲線。（b）PEA、PEA-net和PEA-SR-net在應力為15 kPa時的蠕變?恢復曲線。（c）PEA、PEA-net和PEA-SR-net在不同應力水平下的蠕變應變。（d）PEA、PEA-net和PEA-SR-net在不同應力水平下的殘余應變。（e）不同應力水平下PEA、PEA-net和PEA-SR-net的恢復應變。（f）PEA、PEA-net和PEA-SR-net在不同應力水平下的殘余應變比。
圖4：PMMA、PMMA-net、PMMA-SR-net的機械性能及PR-PCL/EtP5-MA和PEA-SR-net的可降解性。（a）PMMA、PMMA-net、PMMA-SR-net的照片。（b）PMMA、PMMA-net、PMMA-SR-net的DSC曲線。（c）PMMA、PMMA-net、PMMA-SR-net的三點彎曲試驗曲線。（d）PMMA、PMMA-net、PMMA-SR-net的楊氏模量和韌性。（e）PR-PCL/EtP5-MA降解示意圖。（f）1H NMR譜（CDCl3, 298 K）：（I）PR-PCL/EtP5-MA；（II）PR-PCL/EtP5-MA；（III）EtP5-OH；（IV）PCL的降解產物混合物。（g）PEA-SR-net降解示意圖。（h）PEA-SR-net降解產物混合物的部分1H NMR譜（CDCl3, 298 K）。
將PR-PCL/EtP5-MA作為前驅體構建滑環聚合物的方法可以進一步擴展至更多的丙烯酸類聚合物當中去。作者通過PR-PCL/EtP5-MA和甲基丙烯酸甲酯的本體聚合構建了另一種滑環聚合物網絡（圖4a和4b）。力學實驗結果表明，滑環結構可以實現聚甲基丙烯酸甲酯強度增加的同時提升其韌性（圖4c和4d）。因此，滑環結構不僅可以顯著增強軟而韌材料的機械性能，也可以在不犧牲韌性的前提下，進一步提高硬而脆材料的強度。同時也意味著作者提出的滑環聚合物網絡構筑策略的可以擴展到更多的聚合物體系當中去。
此外，選擇PCL作為滑環聚合物網絡中的軸，不僅是因為其聚合物主鏈中的烷基鏈可以和柱芳烴大環產生主客體相互作用，還有它能夠在溫和條件下高效降解的特性，從而可以實現滑環聚合物由網絡結構向線性結構的轉化。作者選用了有機堿/乙醇體系完成對PCL的降解，并驗證了聚輪烷結構也可以在這樣的條件下被降解為PCL片段和柱芳烴大環（圖4e和4f）。在同樣的降解條件下，滑環聚合物網絡可以被降解為線性的聚丙烯酸乙酯（圖4g和4h）。因此，基于柱芳烴和PCL形成的滑環型交聯在聚合物中起到的作用，遠不止通過改變網絡變形機制實現聚合物的增強增韌，還能夠提升其作為交聯聚合物的環境友好性。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202417713
