聚合物材料极大地促进了人类社会的发展,但其大量生产和不当处置也造成了资源和环境的双重挑战。与当前“生产-使用-废弃”的线性塑料经济模式不同,循环塑料经济强调在塑料服役结束后对其进行回收和再利用。开发能够解聚得到原始单体的闭合循环聚合物被认为是构建循环塑料经济的一项重要举措。闭合循环聚合物的开发在过去几年取得了巨大的成功,但仍面临挑战,包括单体制备过程繁琐、聚合物热学和力学性能不理想、价格远高于现有商品化塑料等。聚硫酯作为一类新兴高分子材料,因分子主链中硫原子的引入,兼具高热稳定性、优异力学性质和高效单体回收能力,成为学术界关注的焦点。

δ-硫代戊内酯(δTVL)是一种六元环硫内酯,可以利用5-溴戊酸和硫脲通过两步反应简单合成。δTVL的开环聚合可以追溯到1968年,但过去的催化体系都存在单体转化率低,聚合物分子量低、力学性质差的问题。针对上述挑战,青岛科技大学沈勇教授团队成功发展了结晶/沉淀驱动的非平衡开环聚合策略,利用强碱/脲二元催化体系抑制δTVL开环聚合中的硫酯交换和链回咬副反应,从而成功实现了高单体转化率和高分子量PTVL的制备。制备得到的PTVL具有优异的热学、力学性质和阻隔性质,并且能够在混合塑料中实现δTVL的选择性回收,建立了“单体-聚合物-单体”的闭合循环,为解决塑料污染问题提供了新的方案。相关研究成果以“Crystallization/Precipitation Driven Non-equilibrium Ring-opening Polymerization of Thiovalerolactone toward Closed-loop Recyclable Polythioester with Excellent Barrier Properties”为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》上。青岛科技大学化工学院硕士研究生裴伟杰为论文的第一作者。青岛科技大学沈勇教授为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家优秀青年科学基金、面上基金和山东省泰山学者项目的资助。论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202505104