自由基聚合制备含动态交联结构聚合物

Traditional thermalset polymers possess a three dimentional covalend network. As a result, they can not be dissolved and melt,which makes the product impossible to be re-processed for re-using. A significant amount of waste solid is composed of waste tyre rubber. Very recently, a dynamic crosslinking newtwork was proposed to form a new type of polymer, which not only possesss the advantageous properties of the traditional thermalset polymer but also is malleable for re-using. In the current project, free radical polymerization was proposed to synthesize the polymers with a dynamic covalent network. A large variety of available monomers for radical polymerization and powerful control over the chain microstructures via living radical copolymerization will allow us to largely expand the available polymers with the dynamic covalent network and thus widely tune the properties of the polymers. The research will focus on the establishment of the new polymerization systems, developing the technique for tuning the dynamic properties of the network, revealing the relationship between the dynamic properties of the network with mechanical properties, processing ability, and recovering merits. Also, a series of well-defined ABA triblock coplymer, where A is composed of the dynamic network, will be synthesized. The dependence of the mechanical and processing properties on the compositions of the triblock coplymer will be investigated systematically. Hopefully, the project might offer a new possible resolution for the challenge of re-using the traditional thermalset polymeric materials.

传统热固性高分子材料具有三维网络结构，使其不溶不熔，因而制品难以再加工利用，使废轮胎等形成大量的固体废弃物。近年提出的动态交联键的概念，有望制备一类既保持传统热固性材料的使用特性、又可塑性变形再加工，从而实现修复、循环再利用的新材料。项目针对现有研究可实现的材料品种少、性能可调性差的问题，提出通过自由基聚合构建制备含动态交联网络结构聚合物的新方法。由于自由基聚合的适用单体广泛且可通过活性自由基聚合实现聚合物链结构的可控制备，因而有望大大拓宽含动态交联网络结构聚合的种类和性能的调控范围。项目研究聚合新体系的构建，交联网络的动态特性的调控，交联网络动态特性与材料力学性能、加工性能、修复性能的关系，可控制备含动态交联结构硬段（A）的ABA型三嵌段共聚物，研究组成与力学性能、加工性能的关系等基础问题，希望能为解决废轮胎等热固性高分子材料难回收利用的难题提供新的思路。

传统热固性高分子材料具有三维网络结构，使其不溶不熔，因而制品难以塑性变形和再加工利用。近年提出的动态交联键概念，有望制备一类既保持传统热固性材料的使用特性、又可塑性变形再加工，从而实现修复、循环再利用的新材料。项目针对现有研究可实现的材料品种少、性能可调性差的问题，提出通过自由基聚合构建制备含动态交联网络结构聚合物的新方法。由于自由基聚合的适用单体广泛且可通过活性自由基聚合实现聚合物链结构的可控制备，可大大拓宽含动态交联网络结构聚合的种类和性能的调控范围。项目构建了丙烯酸酯封端的聚己内酯自由基共聚合体系，可控制备系列新型动态交联聚合物，揭示聚合物结构与交联键动态交换性质、可塑加工性的关系，并由此创建了三类新型功能聚合物材料。（1）创建了一类基于聚己内酯的可控调变塑性/弹性的聚合物新材料, 该材料突破了现有高分子材料变形发现利用动态键交换机理实现的塑性形变具有累积效应，通过该效应可制得其他技术难以获得的复杂宏观形状的形状记忆聚合物，可实现自折叠等功能；（2）设计制备了聚己内酯与丙烯酸丁酯自由基共聚物，通过可调控的网络松弛行为实现聚己内酯的定向结晶，导致了材料在结晶时的各向异性热形变，其可逆线性热膨胀可高达10%；（3）设计制备了一类可拓扑异构的含可逆动态键的网络，通过后加工技术调控聚合物的结晶度、熔点、模量等参数，结合数字化的光产催化剂手段，实现了材料中网络结构与物理性质的局域化可控调节。部分相关成果发表在Science Advances，Advanced Materials等高影响力期刊上，受到了学术界与产业界的广泛关注，被Nature（highlighted in Nature, 529, 130）等专业媒体亮点评述，ESI高被引论文两篇。