“重劍無鋒,大巧不工”出自金庸武俠小說《神雕俠侶》。“重劍無鋒”指真正的劍技并不依靠劍鋒,依靠基本功的培養(yǎng)同樣能夠達(dá)到無招勝有招。而“大巧不工”強(qiáng)調(diào)了巧與拙的辯證關(guān)系,即真正的“巧”并非是違背自然規(guī)律的賣弄,而是順應(yīng)自然規(guī)律,使自己的目的自然而然地得到實(shí)現(xiàn)。受此啟發(fā),吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院張?jiān)綕n題組巧妙地利用了Lewis酸堿對(duì)聚合(LPP)體系對(duì)單體濃度呈零級(jí)動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn),化“拙”為“巧”,化繁為簡(jiǎn),解決了全(甲基)丙烯酸酯三嵌段共聚物合成難度大、合成過程復(fù)雜等問題,首次實(shí)現(xiàn)了全(甲基)丙烯酸酯三嵌段共聚物的一步高效合成。
圖.基于新型Lewis堿的受阻Lewis酸堿對(duì)催化一步合成木質(zhì)素基三嵌段熱塑性彈性體
具體而言,作者設(shè)計(jì)了一系列簡(jiǎn)單易得的雙引發(fā)Lewis超強(qiáng)堿(LB),基于雙引發(fā)Lewis超強(qiáng)堿的受阻Lewis酸堿對(duì)(FLP)能夠?qū)崿F(xiàn)丙烯酸丁酯(nBA)的快速聚合和木質(zhì)素基甲基丙烯酸酯單體(SMA和MSMA)的緩慢可控聚合。將上述FLP應(yīng)用于SMA和nBA的混合單體共聚,首先發(fā)生nBA的快速聚合,并形成結(jié)構(gòu)為PnBA-LB-PnBA的聚合物。由于聚合體系對(duì)單體濃度呈零級(jí)動(dòng)力學(xué),nBA的聚合速率不隨其單體濃度的降低而減小,這導(dǎo)致幾乎在nBA聚合完全后才發(fā)生SMA的緩慢聚合,最終形成兩端是甲基丙烯酸酯硬段(PSMA),中間是丙烯酸酯軟段(PnBA)的全(甲基)丙烯酸酯三嵌段共聚物(PSMA-PnBA-LB-PnBA-PSMA),凝膠滲透色譜(GPC)等測(cè)試充分證明了基于雙引發(fā)Lewis超強(qiáng)堿的FLP成功實(shí)現(xiàn)了全(甲基)丙烯酸酯三嵌段共聚物的一步合成。接下來,作者表征了基于PSMA的全(甲基)丙烯酸酯TPEs的機(jī)械性能,單軸拉伸測(cè)試表明斷裂伸長(zhǎng)率最高可達(dá)2091%,斷裂拉伸強(qiáng)度可達(dá)11.5 MPa, 10次循環(huán)后的彈性回復(fù)達(dá)到95%,這些性能參數(shù)遠(yuǎn)高于以聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)為硬段的TPEs,證明木質(zhì)素基單體對(duì)TPEs的機(jī)械性能增強(qiáng)至關(guān)重要。 最后,作者發(fā)現(xiàn)以P(M)SMA為硬段的TPEs在保持可見光透過率的同時(shí)具有更強(qiáng)的紫外屏蔽能力和耐高溫能力,這些性能使其在柔性顯示材料、紫外線吸收材料和高溫?zé)崴苄詮椥泽w等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值。
綜上,這一工作立足于Lewis酸堿對(duì)聚合體系對(duì)單體濃度呈零級(jí)動(dòng)力學(xué)的基本特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了高性能全(甲基)丙烯酸酯三嵌段共聚物的一步高效合成,為三嵌段TPEs的高效制備和木質(zhì)素的升級(jí)利用提供了新的思路。
文章詳情:Yi Wan, Jianghua He, Yuetao Zhang*,Eugene Y.-X. Chen;Angew. Chem. Int. Ed.,2021,e202114946
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202114946
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