科研人员无催化剂熔融缩聚组成聚酯

  聚酯资料在当今的社会生活中占有着重要的位置，其运用场景规模涵盖了织物、餐饮用具、农用薄膜和医疗器械等范畴，全球年消耗量超过了7000万吨。选用低成本的商品化二元羧酸和二元醇进行熔融缩合聚合是大规模工业出产聚酯最经济的途径。

  近期，浙江大学高分子科学与工程学系璞副教授朱蔚团队经过对自催化办法与传统酯交换办法比照分析，得出自催化办法没有办法取得高分子量聚酯的原因只是在于反响过程中的官能团份额失衡，而非酯化反响的低平衡常数。相关效果以“无催化剂熔融缩聚组成聚酯”宣布在《今天资料》上。

  该研讨团队针对性地提出了一种无需催化剂的聚酯组成办法，该办法选用了一类可以构成五元环或许六元环酸酐的二元羧酸作为单体。过量的此类二元酸与伯二元醇酯化构成羧基封端的预聚物后，经过三步串联的基元反响：质子转移、酸酐构成和再次酯化反响，使得系统中的醇酸官能团份额不断趋近于等摩尔比，然后在不需要外加催化剂的条件下取得了高分子量的聚酯，处理了近百年来的难题。

  该办法中聚酯产品分子量增加呈现出共同的“加快”形式，然后在与传统工艺附近的时间内，经过熔融缩聚取得了一系列的高分子量无催化剂聚酯，包含聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸乙二醇酯(PES)、聚丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯(PBSA)等。

  早在1929年，高分子学科的前驱Wallace H. Carothers就报导了二元羧酸与二元醇可在羧酸单体自催化下进行酯化反响取得相应聚酯，不需要外加任何催化剂。可是产品分子量仅有2~5kDa，功能太差而无法运用。Carothers以为酯化缩聚难以取得高分子量聚酯的原因是酯化反响的低平衡常数以及官能团份额失衡，因而他转而研讨聚酰胺的组成，因为酰胺化反响的平衡常数很高，一起羧基与胺基能构成盐然后严控官能团等摩尔比，根据己二酸和己二胺的尼龙66被首要研制成功，并由杜邦公司于1939年完成了工业化。

  随后，在1941年，英国化学家Whinfield和Dickson在尼龙组成工艺的基础上创造性地提出了酯交换战略，以芳香族的对苯二甲酸二甲酯与过量的乙二醇为质料，经过酯交换反响脱除过量的乙二醇完成了醇酸官能团的等摩尔比，然后组成了分子量高、力学功能优异的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并由英国ICI公司在1946年完成工业化出产。

  可是，为客服酯交换反响的能垒，该办法一定要运用锑、镉、锡、锗和镍等金属催化剂。这些催化剂会残留在聚酯基体中，其间大都现已被证明具有较大的生物毒性。

  在近一个世纪后，在催化剂残留对健康及环境的影响渐渐的受到重视的布景下，重新研讨自催化酯化缩聚难以取得高分子量聚酯的实在原因，探究进步自催化缩聚功率的新机理和新途径，彻底处理聚酯中催化剂残留的问题，具有严重理论含义和运用价值，但也面临着巨大应战。

  该研讨取得国家自然科学基金和浙江省杰出青年基金的赞助。（来历：我国科学报崔雪芹）