多硫动态高分子

传统热固性塑料具有永久三维交联结构，难实现再加工和回收，因而造成巨大的资源浪费。相较于传统的填埋、焚烧等手段，在热固性塑料中引入动态共价键构建动态共价高分子可赋予材料良好的可加工性、回收性。含硫动态高分子作为动态高分子一大分支，因其含硫动态共价键种类丰富、硫物种化学反应性强和含硫动态共价键的高度可逆性备受关注。大多数经典含硫动态高分子来源于硫醇的相关转化，然而自然界中的硫多以无机硫形式存在，避免含气味的硫醇使用，构建无机硫源的含硫动态高分子具有一定研究意义。

基于上述背景，西安交通大学张彦峰教授团队采用硫磺与环氧单体室温下合成了动态多硫小分子以及交联聚合物。该多硫交联聚合物同时具有多硫键-硫醇交换、多硫键复分解和潜在酯交换三种动态交换反应（图1）。该工作即将发表在Chinese Journal of Polymer Science的"Dynamic Polymer Networks"专辑。

原文链接：

https://www.cjps.org/en/article/doi/10.1007/s10118-024-3182-9/

图1 多硫动态小分子和交联聚合物的设计及涉及的动态化学。

首先对反应后产物进行化学表征，如图2所示，通过核磁氢谱、碳谱、红外确认环氧单体环氧基团开环形成羟基和多硫片段的引入，通过固体核磁确认多硫交联聚合物骨架结构。

图2 多硫动态小分子和交联聚合物的化学表征：（a）反应式；（b，c）小分子核磁表征；（d）交联聚合物红外表征；（e）交联聚合物固体核磁表征。

对多硫交联聚合物的动态行为进行表征，如图3所示。通过旋转流变仪在50-90 ºC评估材料的应力松弛行为；并通过流变仪在100 ºC对材料施加周期性大小应变评估材料的微观自愈合性能。利用多硫键与硫醇动态性，将多硫交联聚合物浸泡于含过量硫醇的有机溶剂中可以实现化学降解。值得注意的是，多硫交联聚合物中的羟基能与三官能硫醇PETMP中的酯键在有机碱DBU的作用下触发酯交换从而实现降解后材料的再生。

图3 多硫交联聚合物的动态性：（a，b）应力松弛；（c）流变自愈合；（d）热压成型、化学降解与再生