在人们日常的生活生产中，交联聚合物材料有着广泛的用途。但其缺点在于加工成型后形成了永久交联，无法再加工回收利用，这不利于热固材料的可持续发展。受到生命体新陈代谢的启发，在热固性聚氨酯的分子链中，引入“活性点”，在特定条件下进行分子链的解锁和重构，将热固性材料转变为“可聚合的大分子单体”，并构建了两种重塑方法，为热固性材料的开发和利用提供了一种新思路。
图 1 聚合物“新陈代谢”示意图和化学机制
近期，上海交通大学化学化工学院史子兴等设计合成了一种烯酮胺结构的小分子，并以其作为动态交联剂制备了动态交联的聚氨酯材料。烯胺酮与异氰酸酯反应形成烯胺酰胺在高温条件下解离为烯酮胺和异氰酸酯，实现了聚氨酯的回收，这一过程被定义为“内循环”。进一步地，基于胺基与异氰酸酯之间的优先反应，胺类化学物可以用作“剪刀”来切割交联点，将交联聚合物转变为可聚合的大分子单体，参与新型交联聚氨酯的制备，实现了聚合物 “新陈代谢”和“成长”，这一过程被定义为“外循环”。这类含烯酮胺结构的动态交联剂可以替换传统交联剂，有利于动态交联聚氨酯的工业化应用。
图 2 (A) 胺、烯胺酮和异氰酸酯之间的化学反应 (B) 胺、烯胺酮和异氰酸酯之间的竞争反应示意图
综上，本工作结合动态键和选择性化学反应实现聚合物形态从交联网络到线性结构的可逆转变，从而实现交联聚合物的选择性多角度再加工，为回收交联聚合物材料提供了一种备选的解决方案。相关结果以“Macromolecular Metabolism Based on Enaminoneamide Achieving Transformation of Polymer Architecture ”为题发表在Chemistry of Materials上。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.2c01129