科學家開發能在環境友好的無溶劑過程中自催化的聚合物

聚合物如今無處不在，但由于塑料廢物的積累和傳統聚合物制造的不可持續性質，它們對環境造成了損害。聚合物通常是通過使用共價鍵將被稱為單體的構件連接起來而制成的。但是，這些強大的鍵使得使用過的、報廢的塑料物品很難被解聚，以回收單體重新使用。

相比之下，超分子聚合物由單體陣列組成，通過氫鍵等相互作用結合在一起，氫鍵比共價鍵更弱，因此也更可逆。

然而，用于制造超分子聚合物的溶劑限制了其應用和可持續性。RIKEN新興物質科學中心（CEMS）的Takuzo Aida說：“在20年內，無溶劑化學制造可能是唯一被批準的化學工藝，因為其他制造工藝中使用的大量溶劑對環境的破壞性太大。”

Aida的團隊一直在研究稱為 phthalonitriles的楔形分子。現在，他和CEMS的9位同事發現，這些物質在加熱時融化，然后形成多個薄的綠色結晶纖維，這是棒狀的超分子聚合物。

當四個楔形的碎片聚集在一起形成一個扁平的圓形圓盤時，聚合過程就開始了。圓盤狀的組件--單體--然后可以作為模板表面，讓接下來的四個楔形前體分子結合，為結構增加一層。這個過程不斷重復，每一層新的聚合物都會催化下一層的形成，直到形成長棒狀結構。該小組將他們的過程命名為無溶劑自催化超分子聚合。

Aida說：“這些超分子聚合物的結晶纖維的機械性能與聚甲基丙烯酸烷基酯類似。這些傳統聚合物被用于一系列的應用，包括有機玻璃。”

該團隊可以通過在某些時間點向混合物中添加替代的前體分子來創造更復雜的超分子聚合物版本，從而形成“嵌段式共聚物”，沿著每根桿的長度有不同的單體帶。

無溶劑自催化超分子聚合可用于從一系列起始材料制造超分子聚合物。Aida說：“它可能適用于多環芳烴和環狀肽的合成。”