澳大利亞和德國(guó)的科學(xué)家公布了一種光解聚氨酯的新方法。在昆士蘭科技大學(xué)的Christopher Barner-Kowollik的帶領(lǐng)下，該研究小組將光敏的鄰硝基芐基基團(tuán)加入到聚氨酯中，使該聚合物在紫外線照射下被分解。Barner-Kowollik表示，這種方法可以幫助開(kāi)發(fā)基于聚氨酯的可降解包裝和膠粘劑，并希望可以推廣到其他聚合物。
聚氨酯是一類(lèi)應(yīng)用廣泛的聚合物，其應(yīng)用范圍從密封劑、膠粘劑等工業(yè)產(chǎn)品到藥物輸送和生物相容性材料。聚氨酯聚合物的性能變化很大，可以通過(guò)改變其組成單體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。然而，聚氨酯的強(qiáng)氨基甲酸酯連接性和高度交聯(lián)性使其在不破壞環(huán)境的情況下進(jìn)行降解成為一個(gè)挑戰(zhàn)。聚氨酯的廢物管理通常涉及燃燒，而燃燒是能源密集型的，并且會(huì)產(chǎn)生高污染的氣體，這就促使人們努力通過(guò)環(huán)保的方式生產(chǎn)可降解的聚氨酯。
Barner-Kowollik和他的同事開(kāi)發(fā)的策略是利用紫外光降解聚氨酯。聚氨酯通常是通過(guò)二異氰酸酯與多元醇反應(yīng)來(lái)制備的，該小組的目標(biāo)是使用多元醇引入聚合物的光降解性。在將光敏的o-硝基芐基基團(tuán)加入到它們的起始二元醇中后，與二異氰酸酯進(jìn)行階梯生長(zhǎng)聚合，形成了在每一個(gè)其他單體單元處具有可光解點(diǎn)的聚合物。在紫外光照射下，鄰硝基芐基基團(tuán)發(fā)生Norrish II型反應(yīng)，最終導(dǎo)致C-O鍵異解裂變，形成酮-亞硝基化合物。
通過(guò)紅外光譜和核磁共振氫譜技術(shù)的結(jié)合，研究小組得以探索鄰硝基芐基基團(tuán)的降解途徑。加拿大西部大學(xué)的聚合物化學(xué)和智能材料專(zhuān)家Elizabeth Gillies認(rèn)為這方面的研究特別值得注意。她表示："雖然鄰硝基苯基此前已被加入聚合物以實(shí)現(xiàn)光降解性......這項(xiàng)研究將增強(qiáng)我們對(duì)降解機(jī)制的理解......并且將有助于未來(lái)設(shè)計(jì)光降解聚合物。"
對(duì)于Barner-Kowollik來(lái)說(shuō)，未來(lái)工作的最大挑戰(zhàn)在于降解大塊的材料?！拔覀兊牡谝粋€(gè)方法包括大塊聚氨酯的光降解。不幸的是，由于光散射，材料對(duì)我們的光處理仍然沒(méi)有反應(yīng)。在這里，我們通過(guò)引用逐層降解的方法克服了這些限制，這在薄膜中效果特別好。未來(lái)的研究將看到更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光用于降解更持久的塑料材料。”
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