化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (12): 1488-1497.DOI: 10.6023/A25060226 上一篇 下一篇
研究论文
石力双a,†, 戴雅男a,†, 伍伟豪a, 李世辉b,*(
), 牟泽怀a,*(
)
投稿日期:2025-06-17
发布日期:2025-08-25
基金资助:
Lishuang Shia, Yanan Daia, Weihao Wua, Shihui Lib,*(
), Zehuai Moua,*(
)
Received:2025-06-17
Published:2025-08-25
Contact:
* E-mail: shihui-li@ciac.ac.cn;mouzehuai@nbu.edu.cn
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聚酯作为一类重要的高分子材料, 凭借其优异的性能在众多领域得到广泛应用, 并在全球塑料市场中占据约10%的份额, 对塑料经济的发展起到了关键作用. 然而, 废弃塑料所带来的日益严重的环境问题, 促使学术界和工业界将目光聚焦于开发具有闭环化学回收性能的新型聚酯材料. 以市售的α-四氢萘酮作为起始原料, 通过简单的Baeyer- Villiger氧化反应合成了一种芳香族苯并己内酯单体, 即4,5-二氢苯并[b]氧杂䓬-2(3H)-酮(DHBO). 利用1,5,7-三氮杂二环[4,4,0]癸-5-烯(TBD)为催化剂, 深入研究了不同聚合条件下DHBO的开环聚合行为, 制备了一种玻璃化转变温度Tg为4.8 ℃, 热分解温度Td,5%为194 ℃的聚合物Poly(DHBO). 动力学实验表明在甲苯中聚合速率对单体浓度为一级反应. 该聚合物在无催化剂、110 ℃减压条件下能快速热降解为原始单体DHBO, 单体回收率高达97%, 纯度达到99%, 展现出优异的化学回收性能. 此外, 以双(三苯基正膦基)氯化铵(PPNCl)为催化剂, 采用本体熔融聚合方法, 使DHBO与多种环氧化合物[苯基缩水甘油醚(PGE)、烯丙基缩水甘油醚(AGE)、1,2-环氧丁烷(BO)、(R)-BO、(S)-BO、1,2-环氧己烷(HO)及环氧环己烷(CHO)]发生开环共聚反应, 成功制备了一系列聚(醚-酯)材料. 采用核磁共振氢谱(1H NMR)、碳谱(13C NMR)、扩散排序谱(DOSY NMR)以及基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)对代表性共聚合物进行表征, 证实所得聚(醚-酯)为含有醚键和酯基高度交替序列的共聚物. 通过对这些交替共聚物的形成机理进行深入探究, 进一步揭示了其独特的聚合反应机制.
石力双, 戴雅男, 伍伟豪, 李世辉, 牟泽怀. 苯并己内酯的开环聚合及其与环氧化合物共聚合研究[J]. 化学学报, 2025, 83(12): 1488-1497.
Lishuang Shi, Yanan Dai, Weihao Wu, Shihui Li, Zehuai Mou. Ring-opening Polymerization of Benzo-fused Caprolactone and its Copolymerization with Epoxides[J]. Acta Chimica Sinica, 2025, 83(12): 1488-1497.
| Entry | [M]0/[Cat.]/[ROH] | Solvent | [M]0/(mol•L-1) | t/h | T/℃ | Conv.b/% | Mn,GPCc/(kg•mol-1) | Ðc |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 100/1/1 | toluene | 1 | 5 | r.t. | 73 | 4.79 | 1.88 |
| 2 | 100/1/1 | toluene | 2 | 5 | r.t. | 85 | 7.17 | 1.86 |
| 3 | 100/1/1 | toluene | 4 | 5 | r.t. | 93 | 6.06 | 1.62 |
| 4 | 100/1/1 | THF | 2 | 5 | r.t. | 77 | 6.03 | 1.62 |
| 5 | 100/1/1 | DMF | 2 | 5 | r.t. | 36 | 1.36 | 1.89 |
| 6 | 100/1/1 | DCM | 2 | 5 | r.t. | 48 | 3.00 | 1.24 |
| 7 | 100/1/1 | DCM | 2 | 24 | r.t. | 55 | 8.75 | 2.15 |
| 8 | 100/1/1 | — | — | 10 min | 90 | 90 | 7.49 | 2.09 |
| 9 | 100/1/1 | — | — | 10 min | 110 | 92 | 6.21 | 1.93 |
| 10 | 300/1/1 | — | — | 0.5 | 90 | 84 | 9.00 | 1.89 |
| 11 | 500/1/1 | — | — | 0.5 | 90 | 80 | 10.20 | 2.00 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 100/1/1 | toluene | 1 | 5 | r.t. | 73 | 4.79 | 1.88 |
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| Entry | [Epoxide]0/[M]0/[PPNCl]0 | Epoxide | T/℃ | Conv.b/% | Alternatingc/% | Regioselectivityc/% | Mnd/kDa | Ðd |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | —/100/1 | — | 110 | 0 | — | — | ||
| 2 | 20/—/1 | PGE | 110 | 16 | — | — | ||
| 3 | 200/100/1 | PGE | 110 | >99 | 98 | 99 | 14.4 | 1.45 |
| 4 | 200/100/1 | PGE | 90 | 95 | 98 | 98 | 15.0 | 1.47 |
| 5 | 200/100/1 | PGE | 60 | 75 | 96 | 94 | 4.75 | 1.31 |
| 6 | 200/100/1 | AGE | 110 | >99 | 96 | 97 | 16.1 | 1.38 |
| 7 | 200/100/1 | BO | 110 | >99 | 97 | 97 | 13.0 | 1.37 |
| 8e | 200/100/1 | R-BO | 110 | >99 | 98 | 97 | 8.9 | 1.67 |
| 9e | 200/100/1 | S-BO | 110 | >99 | 98 | 97 | 6.6 | 1.62 |
| 10 | 200/100/1 | HO | 110 | >99 | 96 | 98 | 8.8 | 1.34 |
| 11 | 200/100/1 | CHO | 110 | >99 | 95 | — | 11.3 | 1.39 |
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| 10 | 200/100/1 | HO | 110 | >99 | 96 | 98 | 8.8 | 1.34 |
| 11 | 200/100/1 | CHO | 110 | >99 | 95 | — | 11.3 | 1.39 |
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