刘野、吕小兵：高耐热性可循环CO2基聚碳酸酯的设计塑料

fail8

塑料在人们的生活中扮演着非常重要的角色，而现代生活中所见到的绝大多数的合成塑料制品都源于石油炼化产品，它们在给予人们方便的同时，其难降解性的特点也在危害着环境。因此，开发基于生物质的环境友好型可持续聚合物是人类走向更好明天的必备“行囊”。尤其是通过人为手段实现聚合物循环过程—即利用热、力或者化学方法实现聚合物降解，直接得到聚合单体的过程—更显得尤为重要。可循环聚合物的开发与研究已成为高分子化学最为前沿的领域之一，从塑料到单体，已经连续两年被IUPAC选为化学领域十大新兴技术。然而如何制备具有耐热性且优异物理和机械性能的可循环聚合物仍是这一领域的巨大挑战。

        精细化工国家重点实验室刘野教授、吕小兵教授团队一致关注于可循环CO2基聚碳酸酯的开发以及应用研究，在前期工作基础上（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 4862–4866, Macromolecules 2020, 53, 8, 2912–2918），以生物质糠醛为原料，通过简单高效的化学手段，将其转化为含氮功能化环氧烷烃单体，其在低温下可与CO2 发生高选择性共聚，得到的高分子具有突出的耐热性，其最快热分解温度高达350 oC，这是目前报道的最高值。且此类特殊的聚碳酸酯优异的机械物理性能。值得一提的是，此类CO2基聚碳酸酯无论在溶液还是本体条件下，都可以几乎完美的循环为环氧烷烃单体。利用原位红外、质谱、核磁等多种分析手段研究其解聚机理，发现与解聚成环状碳酸酯相比，其通过链回咬方式解聚为环氧单体具有更低的活化能，而氮原子的引入以及五元环的结构是能够实现聚合物到单体循环的关键。
       以上研究成果以“Chemical Synthesis of CO2‑Based Polymers with Enhanced Thermal Stability and Unexpected Recyclability from Biosourced Monomers”为题ACS Catal. 2021, 11, 8349−8357上，论文的第一作者是大连理工大学硕士生于艳，通讯作者是大连理工大学精细化工国家重点实验室刘野教授和吕小兵教授。该项目得到了国家自然科学基金(NSFC, Grants 21871036, 22071016)和教育部青年学者奖励计划(Q2018046)的支持。


       文章来源：大连理工大学
        刘野，大连理工大学副教授。2014年12月博士毕业后留校，加入小分子活化与仿生催化教育部创新团队，作为项目负责人获批国家级纵向科研项目1项，省部级纵向科研项目2项，2015年8月，通过大连理工大学第二批星海优青项目的特殊评审，并在同年12月，通过大连理工大学副教授的破格评审。近五年来，以第一作者或共同第一作者发表影响因子大于10的文章7篇， 2015年获辽宁省优秀博士论文和教育部自然科学一等奖（第三完成人）。
          吕小兵，教育部“长江学者”特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、大连理工大学博士生导师。研究方向：金属有机化合物合成与不对称催化；基于小分子活化的立体选择性可控聚合；二氧化碳活化与催化转化。