专栏名称: 高分子科技

高分子科技®做为全球高分子产业门户及创新平台“中国聚合物网www.polymer.cn”的新锐媒体，实时报道高分子科学前沿动态，关注和分享新材料、新工艺、新技术、新设备等一线科技创新设计、解决方案，促进产学研及市场一体化合作的共同发展。

浙江大学张兴宏/张成建团队 Nat. Commun.：合成结构明确的可化学回收聚硫酯

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2025-03-01 11:50

正文

点击上方 “ 蓝字 ” 一键订阅

硫酯键是一类重要的有机基团，在生物系统中发挥着重要作用。聚硫酯凭借其独特的性能，在响应材料、生物医用材料和可降解材料等方面有广泛的应用前景。然而，目前合成聚硫酯的方法主要依赖于二羧酸和二硫醇的缩聚反应，所用的硫醇剧毒且恶臭，还会产生废水和废酸等。另一种较为通用的方法是利用硫代环内酯的开环聚合，然而硫代环内酯的合成繁琐，单体种类还较少，聚合物结构和性能的调控受限。

近期， 浙江大学张成建研究员和张兴宏教授 在《 Nature. communications 》上发表了题为 “ Precise placement of thioester bonds into sequence-controlled polymers containing ABAC-type units ” 的文章。该工作以单硫代环状酸酐、二丙烯酸酯和二醇 / 二胺为单体，一步聚合得到了高分子量的结构明确的聚硫酯（图 1 ）。单体原料来源广泛，聚合反应无需催化剂、或使用有机催化剂，反应条件温和，迅速高效，是原子经济性的聚合反应。该方法实现了多种单硫代环状酸酐，二丙烯酸酯，二醇 / 二胺的逐步聚合，得到了多种不同结构、不同性能的聚合物，产物分子量最高可达 17 万。

图 1. 聚硫酯的合成新方法及与巯基缩聚、开环聚合方法的对比。

由于产物结构的多样性，这些聚合物表现出了广泛可调的性能。首先，这些聚合物表现出良好的热稳定性，长碳链的聚合物热分解温度均大于 300 °C （图 2a ）。同时，含有长碳链或草酰胺基团的聚合物是半结晶的（图 2c ）。其中，长碳链的聚合物结构类似线形聚乙烯，链内含有较低密度的硫酯键和酯键，推测因碳链的规整排列导致结晶。而含有草酰胺基团的聚合物则存在氢键，推测由氢键诱导结晶。它们的熔点在 43 ~ 98 °C 间可调，但拉伸强度最高为 25 MPa ，但断裂伸长率仅为 34% ，与商用聚乙烯尚有差距。同时，由于链内存在可降解的酯键和硫酯键，这些聚合物可通过简单的醇解进行化学回收（图 2d ）。

图 2. 以二醇为原料的聚合物的性能及其回收。

该工作以二胺为单体，与硫代环状酸酐、二丙烯酸酯发生逐步聚合反应，得到了系列链间有大量氢键相互作用的聚合物，由此提高了热性能和力学性能，最高的熔点达 133 ℃ ，超过高密度聚乙烯（图 3c ）。而其他由柔性链或大空间位阻的二胺合成的聚合物为无定形态，由于链内存在可作为物理交联点的氢键，一些无定形聚合物表现为热塑性弹性体（图 3b ）。当采用含氧或硅等杂原子二胺时，则可分别得到力学性能可媲美高密度聚乙烯的热塑性塑料以及弹性回复率高达 99% 的热塑性弹性体（图 3d ）。

图 3. 以二胺为原料合成得到的系列聚合物及性能。

综上，该工作发展了一种简单通用的合成方法，得到了多种结构明确的新型聚硫酯材料，单体原料来源广泛，合成方法简单，产物结构和性能丰富，具有化学可回收性，也为合成可循环聚合物的合成提供了新思路。

此项工作由第一作者 夏燕妮 完成，通讯作者分别为 张成建 研究员和 张兴宏 教授。作者感谢国家自然科学基金委青年学生基金、面上项目等的资助以及生物基运输燃料技术全国重点实验室的支持。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-57208-8

浙江大学张兴宏/张成建团队 Nat. Commun.：合成结构明确的可化学回收聚硫酯

正文

请到「今天看啥」查看全文