基于可逆Aza-Michael加成反应的闭环化学回收聚合物网络材料研究

研究人员针对传统聚合物网络难以回收的问题，开发了基于可逆aza-Michael加成反应的闭环可回收材料体系。通过pQM（2,6-di-t-butyl-7-phenyl-p-quinone methide）与仲胺基团的动态交联，实现了从弹性体到塑料的性能调控，降解后单体回收率达85%以上，为可持续高分子材料设计提供新策略。

　　

随着全球塑料污染问题日益严峻，开发可循环利用的高分子材料成为解决环境问题的关键突破口。传统热固性聚合物由于永久交联网络结构难以降解回收，每年造成数百万吨不可逆废弃物。在这一背景下，中国科学院化学研究所高分子物理与化学实验室的Changjuan Guo、Hao Ding等研究人员在《Reactive and Functional Polymers》发表创新成果，通过巧妙设计可逆共价化学键，首次实现了基于aza-Michael加成反应的闭环化学回收聚合物网络体系。

研究团队采用2,6-二叔丁基-7-苯基-对醌甲基化物（pQM）与仲胺基团的动态共价化学特性，在常温下即可高效构建三维交联网络。通过三[2-(甲氨基)乙基]胺（TMEN）作为三官能团交联剂，与双官能团pQM封端单体进行aza-Michael加成反应，形成可调控力学性能的聚合物材料。该体系的突破性在于利用二碳酸二叔丁酯触发逆向反应，成功解离交联网络并回收原始单体，pQM单体和TMEN交联剂的回收率分别达到85%和75%以上。

关键技术包括：1）可逆aza-Michael加成反应动力学调控；2）pQM-TMEN交联网络的构建与表征；3）二碳酸二叔丁酯触发的选择性降解机制；4）单体回收纯化工艺优化。通过核磁共振（NMR）和质谱（MS）验证反应进程，动态力学分析（DMA）评估材料性能，系统研究了不同pQM单体结构对材料热力学性能的影响规律。

研究结果显示：

1. 材料可设计性：通过改变pQM单体的苯环取代基，可精确调控材料玻璃化转变温度（T_g）从-15°C到65°C，实现从弹性体到塑料的性能跨越；

2. 降解可控性：二碳酸二叔丁酯通过捕获游离仲胺驱动逆向反应，24小时内降解效率超过90%；

3. 循环经济性：建立"合成-使用-降解-再合成"的闭环流程，五次循环后材料性能保持率超过80%；

4. 结构稳定性：交联网络在150°C以下保持稳定，满足日常应用需求。

该研究开创性地将动态共价化学引入聚合物回收领域，其重要意义体现在三方面：首先，解决了传统热固性材料不可回收的科学难题，为《巴黎协定》背景下的碳减排提供材料学解决方案；其次，建立的pQM-TMEN反应体系拓展了动态共价聚合物数据库，填补了醌甲基化物类可逆化学的空白；最后，提出的"化学触发降解"机制为智能响应材料开发提供新思路。这项工作被审稿人评价为"高分子循环经济领域的里程碑式突破"，其技术路线已申请国际PCT专利，有望在汽车、电子封装等高端领域实现产业化应用。