深共熔溶剂催化ε-己内酯低温开环聚合及其解聚循环构建可生物降解聚酯研究

【编辑推荐】本研究创新性采用胆碱氯化物（ChCl）与有机酸构成的深共熔溶剂（DESs）体系，在60℃温和条件下实现ε-己内酯（CL）高效开环聚合（ROP），获得分子量8000-10000 g/mol、分散度（D）1.2-1.5的聚己内酯（PCL）。通过差示扫描量热（DSC）动力学分析揭示对甲苯磺酸（PTSA）催化体系具有最低活化能（Ea），热重分析（TGA）证实磷钨酸（PTA）在160℃真空条件下可实现PCL100%解聚回收CL单体，为绿色高分子合成与循环利用提供新策略。

　　

材料与方法

所有化学品均为商业采购。ε-己内酯（CL，Acros Organics，99%）经真空蒸馏纯化，收集74-75℃减压条件下的恒沸馏分，获得无色透明液体并储存于氮气环境中备用。胆碱氯化物（ChCl）、抗坏血酸等15种有机酸均按标准方法预处理。

本研究探索了胆碱氯化物（ChCl）与有机酸构成的深共熔溶剂（DESs）在ε-己内酯（CL）本体开环聚合（ROP）中的催化性能。采用CL:ChCl:酸=100:1:1的摩尔比，在60℃反应24小时后，通过¹H NMR（氘代氯仿为溶剂）分析显示：（–）-樟脑磺酸（CSA）、二苯基磷酸酯（DPP）、2,5-二甲基苯磺酸（DSA）和对甲苯磺酸（PTSA）体系可高效制备分子量8000-10000 g/mol的PCL，且分散度（D）维持在1.2-1.5的理想范围。

DESs体系成功实现了CL的绿色低温聚合，其中PTSA/ChCl体系展现出最快的反应动力学和最低活化能（E_a）。解聚研究表明，磷钨酸（PTA）在160℃真空蒸馏条件下1小时即可将PCL完全转化为CL单体，回收率达100%。该工作为开发环境友好型高分子合成-解聚循环系统提供了重要参考。