日本实现聚乙烯和聚酯的分子水平聚合

日本九州大学先导物质化学研究所大塚英幸和高原淳领导的研究小组宣布,成功实现了聚乙烯和聚酯(因聚合方式不同、此前认为不能聚合)的分子水平聚合。将该方法用于其它聚合物,有可能开发出具有新功能和物性的新材料。 合成的关键是,聚乙烯和聚酯的前驱体使用具有双键的烯烃类聚合物。聚乙烯的前驱体使用聚丁二烯,聚酯的前驱体使用不饱和聚酯。使具有双键的聚合物之间发生名为“烯烃复分解反应”的主链交换反应,形成聚合反应。“烯烃复分解反应”,通过使用钌卡宾络化物等特殊催化剂重新组合双键,主链之间发生交换反应。比如,-A-A-A-A-型聚合物和-B-B-B-B-型聚合物发生反应,可以生成-A-A-B-A-A-B-B-A-B-B-分子结构的聚合物。 “烯烃复分解反应”本身是两种烯烃间发生重新组合的催化反应,还荣获了2005年度的诺贝尔化学奖(获奖者是伊夫•肖万、理查德•施罗克和罗伯特•格拉布)。此次九州大学将该反应用于聚乙烯和聚酯的异种聚合方式的聚合物。 聚乙烯发生连锁聚合(在聚合物的反应点上单体之间发生连锁的聚合方式),聚酯发生逐次聚合(单体之间相结合,结合后的分子发生进一步结合,以此类推形成高分子的聚合方式),由于聚合方式不同,此前两者之间不能发生聚合反应。此次,该研究小组使具有双键的聚丁二烯和不饱和聚酯发生“烯烃复分解反应”,聚合过程中氢化主链剩余的双键,使之变成单键,最终就得到了聚乙烯和聚酯的聚合物。聚乙烯是融点为133℃的硬薄膜,聚酯是融点为46℃的硬脆薄膜,此次聚合两者得到的聚乙烯-聚酯合成薄膜是融点为77℃的硬度稍软的薄膜。 于具有双键的聚合物可以应用“烯烃复分解反应”,该研究小组希望今后通过开展其它聚合物和反应条件等的研究,也可以合成用于产业的新聚合物。比如,赋予聚乙烯和聚丙烯等通用聚合物新的功能、相反通过在功能性聚合物上合成通用聚合物提高成形加工性,实现了低成本化。 像此次实验中的双键那样根据特定的外部刺激重复进行合成和分解的化学结合称为“动态结合”,该研究小组除新合成的聚合物外,还合成了导入可再利用功能基的聚合物以及具有自我修复功能的聚合物等新概念聚合物。

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