浙江大学张兴宏/张成建团队 Macromolecules：无金属催化二硫化碳与氧杂环丁烷交替共聚

2023-09-04 来源：高分子科技

二硫化碳（CS₂）是一种常见、重要而又便宜的含硫溶剂，我国年产量达80万吨，排放的CS₂严重危害自然环境。将CS₂转化为有价值的含硫聚合物对环境和聚合物材料具有重要意义，CS₂与环醚包括三元环氧化物和四元环醚的交替共聚是重要的途径，但所得聚合物结构复杂，且产生了大量的副产物。

近期，浙江大学张成建副研究员和张兴宏教授在《Macromolecules》上发表了题为“Metal-Free Alternating Copolymerization of CS₂and Oxetane”的文章。该课题组利用烷基硼和鎓盐组简单混合的有机双组份催化体系，实现了CS₂和氧杂环丁烷的交替共聚（图1），首次得到了交替共聚的聚二硫代碳酸酯（图2）。该共聚反应效率高，TOF为1103 h^-1，没有小分子副产物生成。所得共聚物是结晶性的，熔点为83℃（图3a），拉伸强度为20.7±3.1MPa，断裂伸长率为480±20%(图3d)。泛函密度理论揭示了烷基硼活化氧杂环丁烷，并与增长链阴离子形成络合物从而实现交替链增长的机制。

图1 双组份有机催化二硫化碳与氧杂环丁烷共聚（与传统(salen)CrCl催化效果对比）。

图2 聚合物的核磁图和动力学图

图3 聚合物的DSC曲线、WAXD曲线、拉伸曲线和照片

该课题组利用简单的烷基硼和鎓盐的组合，实现了二硫化碳和氧杂环丁烷的交替共聚，得到了高分子量的聚二硫代碳酸酯，含有高达98%的二硫代碳酸酯重复单元。这一工作对开发高效高选择性的CS₂共聚催化剂有指导意义。
此项工作由共同第一作者冯国飞、冯西敏和刘雄协力合作完成的。其中冯国飞和冯西敏完成了所有共聚实验、样品测试和性能表征的工作，刘雄完成了计算工作，支持了实验结构。通讯作者分别为张成建副研究员和张兴宏教授。所有作者感谢国家自然科学基金和浙江省科学技术厅的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c01300

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（责任编辑：xu）

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