华中科技大学解孝林教授团队在生物降解聚合物研究中取得新进展

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塑料制品的广泛应用给人类生活提供了前所未有的便捷，但传统非降解塑料的过度使用导致了日益严重的环境问题，给人类的生存和发展带来了巨大挑战。2020年1月19日，国家发展改革委、生态环境部颁布了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，我国将于2020年底率先在部分地区、部分领域禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用，传统的一次性塑料制品消费量将明显减少，亟需环境友好的替代产品。生物降解聚合物在微生物作用下可完全降解为水和二氧化碳等环境可消纳的化合物，因此绿色环保、应用前景广阔。然而，生物降解聚合物与传统聚合物相比，在生产成本以及热学、阻隔、加工性能等方面还存在一定的差距。

华中科技大学解孝林教授团队近年来一直致力于生物降解高分子材料的低成本制造和高性能化研究。在前期的研究工作中，该团队利用“双功能链转移法”（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 3593 -3597）和“机理转换聚合”（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 14311-14318）策略，在混合单体中一步法合成了一系列结构新颖的嵌段共聚物。

图1 三嵌段共聚物的合成

在上述工作的基础上，该团队与山东农业大学徐静教授团队合作，在丙交酯、酸酐、环氧化合物、极性乙烯基单体的混合单体中，利用商业化三乙基硼/1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯 （Et₃B/DBU）作为双组分非金属催化剂，有效地整合“双功能链转移法”和“机理转换聚合”两种策略，控制环氧化物和环状酸酐的交替共聚（ROCOP）、丙交酯的开环聚合（ROP）和乙烯基单体的RAFT聚合三种聚合反应高度有序地进行，一步合成了聚酯-b-聚乳酸-b-乙烯基聚合物的可降解三嵌段共聚物。与传统的嵌段共聚物分步合成方法相比，无需使用金属催化剂，简化了合成工艺，缩短了合成时间，降低了能耗，因此合成工艺绿色环保、合成效率高、制造成本低。同时，合成的聚酯-b-聚乳酸-b-乙烯基聚合物也为生物降解聚合物的性能调控与应用提供了新的途径。

相关成果“One-Step and Metal-Free Synthesis of Triblock Quaterpolymers by Concurrent and Switchable Polymerization”发表在美国化学会期刊ACS Macro Letters上，并被选为封面文章（ACS Macro Lett. 2020, 9, 204-209）。论文的第一作者为华中科技大学化学与化工学院博士研究生朱帅帅，通讯作者为华中科技大学化学与化工学院博士后王勇，博士研究生赵亚军、博士后倪名立、周兴平教授、廖永贵教授、解孝林教授和山东农业大学徐静教授为共同作者。

该研究工作得到了国家重点研发计划（2016YFB0302400）和国家自然科学基金青年项目（21604027）的资助。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmacrolett.9b00895

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