上海交大唐山课题组JACS：具有可控降解性的力载体功能化聚乙烯材料

聚烯烃由于其出色的机械性能、低成本、易于加工和高化学稳定性，在现代社会中得到了广泛的应用，在所有合成高分子中产量最大。饱和烃链的化学惰性对于聚烯烃塑料的储存和使用至关重要，但也带来了与塑料污染相关的重大环境挑战。最为理想的聚烯烃材料应在使用过程中保持稳定，而在需要化学回收时可降解，但对于材料稳定性和降解性的需求很多时候是矛盾的。因此，找到合适的策略实现聚烯烃主链降解性的调控具有重要意义。

近日，针对聚烯烃材料稳定性和降解性需求的矛盾问题，上海交通大学变革性分子前沿科学中心唐山团队以稠合极性官能团的环丁烯作为共聚单体，通过配位/插入共聚在聚乙烯主链引入不同的插入比例（0.35-26 mol%）环丁烷稠合的力敏基团（力载体）（图1）。这类力载体功能化聚乙烯材料表现出高热稳定性和显著的耐酸性。此外，引入的力载体在常见的熔融加工和拉伸过程中保持稳定。通过超声波或球磨机的机械化学活化，可降解的功能基团（酰亚胺和酯基）可以被引入到聚合物主链中。重要的是，机械力活化与酸水解的结合使得高分子量聚乙烯材料能够高效地降解为遥爪低聚物。总之，含有链中力敏基团的聚乙烯材料具备理想的材料性能与可降解性。

图1. 催化共聚制备极性功能化聚乙烯材料

该工作在线发表于期刊Journal of the American Chemical Society 上。上海交通大学变革性分子前沿科学中心2022级博士研究生张晓慧和博士后赵亚军为论文的共同第一作者，唐山副教授和东京大学Kyoko Nozaki教授为论文的共同通讯作者。

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Polyethylene Materials with Tunable Degradability by Incorporating In-chain Mechanophores

Xiaohui Zhang, Yajun Zhao, Meng Chen, Minghang Ji, Ye Sha, Kyoko Nozaki*, Shan Tang*

J. Am. Chem. Soc., 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c07445

研究团队简介

上海交通大学变革性分子前沿科学中心唐山课题组成立于2021年11月，聚焦于可持续高分子合成这一主题，围绕高分子材料的绿色制备与环境友好利用展开研究工作，包括光可降解高分子(CCS Chem, 2024, 6, 1591)、力可降解高分子(ACIE 2024, 63, e202408225; JACS 2024, doi: 10.1021/jacs.4c07445）以及二氧化碳基烯烃共聚物（Acc. Chem. Res. 2022, 55, 1524; Chem. Rev. 2024, 124, 3590）的合成与性质等研究内容。课题组诚聘2025年春季/秋季入学博士生，招生范围为具有高分子化学、电（光）有机合成化学、金属有机化学等相关领域研究背景的“申请-考核”博士生，或者化学、材料相关专业的直博生，欢迎对高分子合成化学研究感兴趣的同学请将个人简历（包含教育经历、工作经历、研究内容简介、发表论文等）发至tang.shan@sjtu.edu.cn，邮件标题注明：“博士生申请+姓名”。

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