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 CS2 and 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
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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