聚酯是一類非常重要的高分子材料，聚酯產(chǎn)品已滲入到人們生活的方方面面。截止到2020年底，我國(guó)聚酯產(chǎn)能已達(dá)近6400萬(wàn)噸。其中半芳香族聚酯對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）約占80%，廣泛應(yīng)用于纖維、塑料等。脂肪族聚酯是一種符合可持續(xù)發(fā)展理念的高分子材料，每年產(chǎn)量也已有百萬(wàn)噸以上，并保持高速增長(zhǎng)。由于具有較好的生物相容性和生物降解性，脂肪族聚酯得到了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注，展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊發(fā)展前景。
傳統(tǒng)聚酯的合成主要是采用二酸和二醇縮聚的途徑，反應(yīng)過程中一般需要真空高溫的條件以移除小分子副產(chǎn)物，過程能耗高。通過連鎖聚合的方法，可以原子經(jīng)濟(jì)的方法獲得聚酯，是聚酯合成研究的重要方向，如環(huán)酯的開環(huán)聚合、環(huán)氧與環(huán)酸酐開環(huán)共聚合等，可獲得結(jié)構(gòu)可控的聚酯。典型的如聚乳酸，已進(jìn)入了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段。對(duì)于環(huán)氧與環(huán)酸酐的開環(huán)共聚體系，通過不同單體的組合，目前已報(bào)道了約400種以上的聚酯，但有實(shí)用價(jià)值的共聚酯寥寥可數(shù)。這些報(bào)道的連鎖聚合體系，絕大多數(shù)是陰離子聚合機(jī)理。
近日，浙江大學(xué)張興宏教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一條合成脂肪族聚酯的新路線。從常見的碳一化合物甲醛出發(fā)，先與二醇縮合為環(huán)縮醛，再在陽(yáng)離子催化劑存在下，與環(huán)酸酐通過陽(yáng)離子機(jī)理發(fā)生高效高選擇性的共聚，所得含縮聚基的聚酯結(jié)構(gòu)可控，環(huán)縮醛與環(huán)酸酐全交替插入，產(chǎn)物兩端均為羧基。例如，采用戊二酸酐與1,3-二氧六環(huán)在三氟化硼乙醚絡(luò)合物催化下共聚，室溫條件下反應(yīng)1小時(shí)，1，3-二氧六環(huán)近完全轉(zhuǎn)化，產(chǎn)物交替度>99%，如提高反應(yīng)溫度至140℃，該共聚反應(yīng)可在2min內(nèi)完成，且分子量、交替度和端基結(jié)構(gòu)均保持不變。大多數(shù)陽(yáng)離子催化劑均適用于上述共聚體系。 此陽(yáng)離子共聚方法可以擴(kuò)展至5種環(huán)縮醛與9種環(huán)酸酐的共聚，共得到了45種新結(jié)構(gòu)聚酯。這些含縮醛基的聚酯具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（-64℃到-27℃），即使數(shù)均分子量(Mn)達(dá)33.3 kg/mol，在室溫下也有很好的流動(dòng)性。更有價(jià)值的是，這一工作所得聚酯具有高的熱分解溫度（275℃到324℃），與一些商業(yè)品種相當(dāng)、低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、高的熱分解溫度和雙端羧基結(jié)構(gòu)，因而是一種反應(yīng)性的聚酯，在彈性體方面有潛在應(yīng)用價(jià)值。 浙江大學(xué)張興宏教授團(tuán)隊(duì)，主要從事碳一(CO2,COS,CS2)的聚合研究。在這項(xiàng)工作中，該團(tuán)隊(duì)將碳一化合物的利用擴(kuò)展至甲醛的利用。從工業(yè)上常見、低廉的甲醛、二醇化合物出發(fā)，與富氧的酸酐共聚，所得共聚物具有醚、酯結(jié)構(gòu)且位置可調(diào)控，獲得了有應(yīng)用前景的新型聚酯。該團(tuán)隊(duì)將在此基礎(chǔ)上，研究解決無金屬陽(yáng)離子催化可控合成高分子聚酯的難題，探索利用甲醛、二硫醇與環(huán)酸酐合成含硫聚酯，探索環(huán)酸酐與其他低環(huán)張力雜環(huán)化合物共聚的可能性，發(fā)展新結(jié)構(gòu)聚酯，并研究這些富氧族元素聚酯在光學(xué)和電學(xué)材料方面的應(yīng)用。 論文信息： A Facile and Unprecedented Route to a Library of Thermostable Formaldehyde-derived Polyesters: Highly Active and Selective Copolymerization of Cyclic Acetals and Anhydrides Xun Zhang, Chengjian Zhang, and Xinghong Zhang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202117316
