Recycelbare und reparierbare dynamische Polyschwefelpolymere basierend auf der Reaktion von Schwefel und Thiole

Ke-xiang Chen ,  

Chuan-zhen Zhang ,  

Wen-bo Fan ,  

Zi-yan Zhang ,  

Xiao-yu Li ,  

Chen-hui Cui ,  

Yin-zhou Guo ,  

Zhi-yuan He ,  

Xiao-qing Ming ,  

Yan-feng Zhang ,  

摘要

Vernetzte Polymere besitzen hervorragende Gesamteigenschaften und breite Anwendungen, aber die hochstabile dreidimensionale Vernetzungsstruktur erschwert deren Reparatur und Recycling. Dynamische Polyschwefelbindungen sind dynamische kovalente Bindungen mit schneller Austauschrate, deren Einführung in vernetzte Polymere zur Konstruktion dynamischer Polyschwefelpolymere ihnen schnelle Reparatur- und Recycling-Eigenschaften verleihen kann. In dieser Arbeit wurde eine organobasenkatalysierte Strategie zur Reaktion von Thiolen mit Schwefel zur Bildung von vernetzten Polymeren mit dynamischen Polyschwefelbindungen entwickelt. Die chemische Struktur von Modellmolekülen und die reaktive Mehrfachzerlegung der Polyschwefelbindungen wurden mittels Kernspinresonanzspektroskopie untersucht, während die grundlegenden Eigenschaften der Polymere mit dynamischen Polyschwefelbindungen durch Raman-Spektroskopie, Röntgendiffraktion, Zugversuche und Spannungsrelaxation untersucht wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass Polyschwefelbindungen erfolgreich eingeführt wurden und eine gute dynamische Austauschfähigkeit zeigten. Basierend auf der reaktiven Mehrfachzerlegung der Polyschwefelbindungen zeigen vernetzte Polymere hervorragende Reparatur- und Umformungseigenschaften; ferner können polyschwefel-vernetzte Polymere durch überschüssige Thiole abgebaut werden, und die Abbauprodukte können durch Reaktion von Thio mit Isocyanaten zu Polythioharnstoffen wiederverwertet werden. Darüber hinaus können dynamische Polyschwefelpolymere mäßig in Natriumsulfidlösung abgebaut werden. Dieses einfache und effiziente dynamische chemische Designkonzept bietet einen neuen Ansatz zur Entwicklung neuartiger, recycelbarer und reparierbarer grüner intelligenter Materialien.

关键词

schwefelhaltige Polymere; dynamische Polyschwefelbindungen; dynamische Polymere; dynamische kovalente Bindungen

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