导向基团促进高性能聚合物的催化分解

　　一种主要由聚芳基醚组成的热塑性塑料，在常规使用中保持强度，但在接触镍催化剂时选择性地分解。

　　聚（芳基醚）非常适合承受高温和化学暴露，使其成为包装，汽车和电子产品中要求苛刻的应用的理想选择。然而，其固有的耐久性使得机械回收具有挑战性。聚芳基醚的耐久性源于其主链上的C - C键和C（芳基）-O键，这也使得化学回收变得棘手。迄今为止，研究人员已经采用多步聚合后修饰，包括C-H氧化和脱氢来促进C-C键的裂解，但这些过程往往产生不适合再聚合的产物混合物。另外，“我们通常会在聚合物骨架中插入不稳定的基团，这样我们就可以把它们分解成单体，但这也会导致骨架稳定性的问题，”美国内华达大学的聚合物化学家杨颖（音译）说，他没有参与这项研究。

　　日本大阪大学的研究人员，在Mamoru Tobisu的带领下，通过在聚芳醚的结构中加入一个定向基团，克服了这些问题。这个导向基团是一个含杂原子的官能团，它的作用很像一把锁：它在正常条件下保持聚合物的结构完整性，但在特定镍催化剂的存在下，它通过形成稳定的金属环中间体来劈开主链。然后，聚合物会干净而可预测地分解，使其可以在不失去其固有强度的情况下被回收。Tobisu说：“一段时间以来，我们一直在开发催化方法来切割小有机分子中的强键，而使用定向基团是该领域的一种行之有效的策略。”“将这种方法扩展到聚合物回收并不是一个巨大的飞跃，而是哥伦布的鸡蛋时刻——一旦我们看到它就很简单了。”

　　引入一个导向基团可以催化裂解强化学键，从而使稳定的聚合物降解为单体成为可能

　　为了验证这一概念，Tobisu的团队利用这种定向基团合成了两种基于聚（芳基醚）的聚合物。他们将聚合物暴露在有还原剂存在的镍催化剂中，发现聚合物选择性地降解成原来的单体。然后，降解的单体可以重新组装成原始的聚合物，展示了潜在的无限可回收性，而不会损失材料质量。该聚合物还保持了令人印象深刻的热稳定性和化学稳定性，其分解温度范围为399至465°C，具有很强的酸性、碱性和氧化性。

　　杨说：“这项研究是在不改变主结构或稳定性的情况下制造可回收的高性能工程聚合物的一个很好的起点。”“它扩展了可用的化学工具箱……从这里开始，他们可以研究不同的主结构，并将应用扩展到不同类型的聚合物。”

　　研究人员现在将重点放在将该设计应用于其他聚合物上，但为了使该方法在商业上可行，Tobisu说，他们“需要用更具成本效益的替代品取代目前的催化剂和还原剂”。