随着对多样化、定制化和高性能材料需求的不断攀升，功能高分子材料领域的创新研究正受到显著推动。聚合方法学在这一领域扮演着不可替代的关键角色。开环聚合作为一种独特的聚合技术，不仅继承了连锁聚合的特性，而且在特定条件下还能展现出逐步聚合的特征。特别值得关注的是，开环聚合因其卓越的可控性和操作的便捷性，已经成为合成功能聚合物的重要工具，尤其在可降解功能高分子和医用功能高分子领域展现出巨大的应用潜力。此外，不同尺寸的环状单体以及元素或官能团的取代效应，为开环聚合带来了多样的热力学特性，这为深入探究聚合机制提供了坚实的研究基础。为了进一步优化合成方法、提升材料的品质与性能，并拓展其应用范围，深入研究功能高分子材料的结构-性能关系始终是该领域的一个核心课题。这不仅为开发新型功能材料提供了理论支持，也为有效应对实际应用中的挑战打下了坚实的基础。
图1.“环状单体-聚合方法-材料应用探索”逻辑框架
中国科学院化学研究所符文鑫研究员与青岛科技大学沈勇/李志波教授团队对近年来碳环与氧杂环单体开环聚合领域的研究进展进行了全面的总结。他们详细梳理了环烃、环内酯、降冰片烯及其衍生物、螺环等多种单体的聚合特性。文章不仅重点介绍了这些单体的独特聚合技术，还系统性地回顾了功能聚合物制备中的关键研究进展，并深入探讨了开环聚合在未来发展潜力，尤其是在开发具有闭环可回收特性的特殊性能聚合物方面的应用前景。该团队通过对不同尺寸和化学结构环状单体的深入研究，进一步揭示了它们在微电子、生命科学、医学和电池材料等前沿领域的潜在应用。文章构建了一个清晰的逻辑框架——“环状单体-聚合方法-材料应用探索”，为读者提供了一个全面而深入的视角。这种结构化的综述不仅凸显了环状单体在推动聚合物科学发展中的核心作用，而且为未来的研究方向和应用拓展提供了坚实的理论基础和实践指导。
作者依据环单体的尺寸从小到大以及结构的复杂性，巧妙地将内容分为“简单环与多环及螺环”两大章节，细致探讨了从环单体到聚合物的合成路径及其应用。重点内容包括单体聚合机理的深入解析（如图3所示）、聚合体系优化策略的系统阐述（如图4所示）、研究历程的时间线梳理以及潜在应用实例的展示（如图5所示）。这种编排为读者呈现了一个全面且条理清晰的视角，使得复杂的聚合过程和应用前景变得易于理解和把握。
图4.γ-BL的开环聚合催化体系：（a） 环三聚磷腈碱（CTPB）结构及其制备方式；(b) 有机碱/脲协同催化体系；（c） 金属催化体系；（d） 有机超强碱tBu-P4/ BnOH 催化体系；（e）CTPB催化合成嵌段共聚物PγBL-b-PLLA实例。
图5. （a）螺原碳酸酯（SOC）的开环聚合研究时间线；（b）作为抗收缩添加剂的二醇SOC单体的合成；（c）二硫醇基SOC单体及其抗收缩性能；（d）用于紫外纳米压印（UV-NIL）的新型SOC纳米压印抗蚀剂。最后，作者对碳环与氧杂环单体的开环聚合及其应用进行了深入的总结，并对未来的发展趋势提出了富有洞见的展望。开环聚合的过程往往受到单体的反应性（例如环应变和环取代基的特性）以及特定应用需求的显著影响。尽管这些环状单体及其衍生聚合物在结构、性能和功能上各具特色，但其发展脉络日益清晰：研究的焦点正逐渐转向寻求更经济、更易获取的单体资源，以及开发更简便、更环保的合成技术。未来的研究将聚焦于通过精确调控单体或催化剂的结构，实现对聚合物链结构的高效调控，以及探索适用于工业规模需求的低张力环状单体的高效开环聚合方法。同时，基于环状单体的多样化聚合物结构（例如线性、星形、刷状、核壳和大环结构）的合成研究也在不断深化，这些结构的广泛应用前景同样备受期待。这些研究不仅促进了高分子材料领域的技术进步，也为实现可持续发展和高性能材料的创新提供了坚实的支持和理论基础。
图6.综述涉及的碳环和氧杂环单体及其相应的聚合物和应用该综述以“Ring-Opening Polymerization of Representative Carbocyclic and Oxacyclic Monomers: Versatile Platform toward Advanced Functional Polymers”为题发表在学术期刊Progress in Polymer Science上。文章第一作者是中国科学院化学研究所的博士研究生何艳，通讯作者为中国科学院化学研究所的符文鑫研究员及青岛科技大学的沈勇教授和李志波教授。
文章链接：
https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2024.101921
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