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在半结晶聚(烷基琥酸酯)中观察到的奇特奇偶效应,这种效应与重复单元链长的范围密切相关
《Green Chemistry》:Peculiar even-odd effect in semi-crystalline poly(alkylene succinate)s with a wide range of repeating unit chain lengths
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年11月22日 来源:Green Chemistry 9.2
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本研究采用可持续的 bulk 聚合方法,以二甲基琥珀酸和不同链长的线型二醇为原料,合成了系列烷基琥珀酸酯类聚合物(n=2-12)。系统研究表明,这些半结晶材料普遍存在奇偶链长效应,尤其在n<5时,通过差示扫描量热法、同步辐射红外光谱、X射线散射及偏光显微镜分析发现,其结晶行为、热性能及晶体结构(正交晶系与单斜晶系)存在显著差异,且奇偶效应随n增加逐渐减弱但未完全消失,为可持续高分子材料研究提供了新视角。
一系列新型的脂肪族聚琥珀酸酯是通过二甲基琥珀酸与多种线性二醇合成的,这些二醇的重复单元中的亚甲基链长(nCH2)范围从2到12不等。合成过程中采用了一种创新且可持续的大规模聚合方法,大大减少了溶剂的使用,并使用了低毒性的催化剂。这种方法首次实现了多种聚琥珀酸酯的制备,这一点通过核磁共振实验得到了证实。这些材料的结晶行为通过差示扫描量热法(包括非等温、等温、自成核(SN)以及连续自成核和退火实验)进行了系统分析;同时还结合了原位同步辐射傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、广角和小角X射线散射(WAXS/SAXS)以及偏振光光学显微镜(PLOM)进行了研究。在整个亚甲基链长范围内发现了一种有趣的“偶数-奇数效应”:含有偶数链长的样品表现出比奇数链长样品更优异的性能。在nCH2 < 5的范围内,这种“偶数-奇数效应”更为明显,这体现在热转变和结晶动力学上的显著差异上,这些差异归因于分子间相互作用和晶胞结构的不同(例如正交晶系与单斜晶系之间的差异)。对于nCH2 > 5的情况,这种效应虽然不那么显著,但并未达到饱和状态,仍然表现出热转变、结晶动力学以及同一晶胞内层间距的差异。值得注意的是,本研究首次在自成核实验中观察到了“偶数-奇数效应”,表明这一系列聚琥珀酸酯中的这种规律性现象并未达到饱和状态,进一步凸显了这些材料的复杂性及其在可持续聚合物化学领域中的研究潜力。
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