游正伟教授团队Macromolecules：由商业可得的乙烯基单体无溶剂高效合成共价适应网络

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共价适应网络(CANs)是含有动态共价键的交联聚合物，其既具有热固性聚合物优良的力学、热学、耐溶剂等性能，同时又可以在外界刺激作用下通过化学键的可逆断裂和重组改变网络拓扑结构，具有热塑性聚合物优良的加工性和可回收性，因此作为新兴的聚合物材料，引起了广泛的关注。由乙烯基单体制备的聚合物占所有聚合物产量的一半以上，构建其对应的CANs意义重大。但是，已报道的乙烯基CANs，通常需要复杂的多步反应，使用大量溶剂，因此难以实际应用，发展缓慢。据此，东华大学材料科学与工程学院游正伟教授团队设计了基于动态肟氨酯共价键交联的乙烯基CANs，广泛适用于商业化乙烯基单体，可以无溶剂聚合，有效地应对了上述挑战。相关成果近期以“Simple Solvent-Free Strategy for Synthesizing Covalent Adaptable Networks from Commodity Vinyl Monomers”为题发表于高分子领域权威期刊Macromolecules，东华大学材料学院博士生张璐之为第一作者，游正伟教授为通讯作者，管清宝副研究员为共同作者。

       本工作的核心是基于动态肟氨酯基团的交联剂，肟氨酯键是近年来用于构筑聚合物的新兴的动态共价键，游正伟教授团队已经在该领域开展了一系列工作，实现了其室温自发自愈合，证明了其多重化学转化等特点，并基于其建立了3D打印愈合组装策略，开展了新颖的体内医学应用，设计了可任意编程的驱动器等(Adv. Mater. 2019, 31, 1901402;Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1901058; Mater. Chem. Front. 2019, 3, 1833; Nat. Commun. 2021, 12, 4395;Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2008328; Sci. China Mater. 2021, 64, 1791; Chinese J. Polym. Sci. DOI: 10.1007/s10118-021-2625-9)。本文基于肟氨酯基团设计了一种乙烯基封端的交联剂(DOU-cross-linker)，其可以通过市售原料一步便捷合成。该交联剂可以溶解于常见的乙烯基单体(如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯)，通过本体聚合得到相应的共价适应网络(DOU-CANs)，这是首次提出由乙烯基单体通过无溶剂法热聚合制备CANs，与对应的传统线性聚合物相比，DOU-CANs具有优异的耐蠕变性和耐溶剂性。此外，由于肟氨酯基团的动态性，DOU-CANs还具有良好的加工性。同时，将肟氨酯基团用于聚氨酯之外的聚合物的设计，将进一步深化其研究，拓展其应用，构筑新型聚合物。该策略所用原料均商业可得，合成方法简单，聚合过程无需溶剂，具有良好的大规模工业应用的前景。
该工作获得了国家自然科学基金、上海市自然科学基金、东华大学励志计划等项目资助。
        原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.0c02766
        团队主页：https://pilab.dhu.edu.cn/zyou/main.psp


      


         文章来源：东华大学
         游正伟，男，1978年2月5日生，博士学位，东华大学材料科学与工程学院高分子科学与工程系教授，博士生导师，主要研究高分子基生物医用材料和生物基高分子功能材料。可降解材料在再生医学里扮演着核心的角色。聚酯是目前可降解材料里被研究的最多、最有前景的一类材料。但是功能化聚酯的合成还是一个难点，其应用的潜能远远没有被挖掘。我们针对这样一个孕育着巨大机会的挑战，发展出全新方法合成功能化聚酯，开发了一系列具有良好应用潜力的功能化生物材料。工作引起了同行的关注，曾在美国化学会年会上做邀请报告。