科学家开发能在环境友好的无溶剂过程中自催化的聚合物

一个由日本理化学研究所（RIKEN）化学家组成的团队开发了一种能在环境友好的无溶剂过程中自催化的聚合物。这一发现可能会导致使用可持续工艺制造的内在可回收聚合物材料的发展。

聚合物如今无处不在，但由于塑料废物的积累和传统聚合物制造的不可持续性质，它们对环境造成了损害。聚合物通常是通过使用共价键将被称为单体的构件连接起来而制成的。但是，这些强大的键使得使用过的、报废的塑料物品很难被解聚，以回收单体重新使用。

相比之下，超分子聚合物由单体阵列组成，通过氢键等相互作用结合在一起，氢键比共价键更弱，因此也更可逆。

然而，用于制造超分子聚合物的溶剂限制了其应用和可持续性。RIKEN新兴物质科学中心（CEMS）的Takuzo Aida说：“在20年内，无溶剂化学制造可能是唯一被批准的化学工艺，因为其他制造工艺中使用的大量溶剂对环境的破坏性太大。”

Aida的团队一直在研究称为 phthalonitriles的楔形分子。现在，他和CEMS的9位同事发现，这些物质在加热时融化，然后形成多个薄的绿色结晶纤维，这是棒状的超分子聚合物。

当四个楔形的碎片聚集在一起形成一个扁平的圆形圆盘时，聚合过程就开始了。圆盘状的组件--单体--然后可以作为模板表面，让接下来的四个楔形前体分子结合，为结构增加一层。这个过程不断重复，每一层新的聚合物都会催化下一层的形成，直到形成长棒状结构。该小组将他们的过程命名为无溶剂自催化超分子聚合。

Aida说：“这些超分子聚合物的结晶纤维的机械性能与聚甲基丙烯酸烷基酯类似。这些传统聚合物被用于一系列的应用，包括有机玻璃。”

该团队可以通过在某些时间点向混合物中添加替代的前体分子来创造更复杂的超分子聚合物版本，从而形成“嵌段式共聚物”，沿着每根杆的长度有不同的单体带。

无溶剂自催化超分子聚合可用于从一系列起始材料制造超分子聚合物。Aida说：“它可能适用于多环芳烃和环状肽的合成。”

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