基于α-硫辛酸的多组分聚合反应开发多功能粘合材料的研究

研究人员通过多组分聚合反应(MCP)开发了基于α-硫辛酸(LA)的新型粘合材料，解决了传统聚合物材料在动态共价网络设计和多功能粘合性能调控方面的难题。研究证明Passerini三组分聚合(Passerini 3CP)可高效合成含1,2-二硫戊环基团的聚合物，经热交联形成具有优异机械性能(伸长率>1700%)和强粘合力(>15 MPa)的动态共价网络材料，适用于金属及难粘塑料等多种基材。该研究为开发高性能可回收粘合材料提供了新策略。

　　

在现代材料科学领域，开发兼具高强度、高弹性和可回收性的聚合物材料一直是重大挑战。传统粘合材料往往难以平衡机械性能与环保特性，特别是对于难粘基材（如某些工程塑料）的粘接效果有限。动态共价网络聚合物因其独特的可逆化学键特性成为解决这一问题的突破口，但如何通过简便方法构建性能可调的动态网络仍是未解难题。

日本物质材料研究机构（National Institute for Materials Science）的Yasuyuki Nakamura团队在《European Polymer Journal》发表研究，创新性地利用天然分子α-硫辛酸(LA)的1,2-二硫戊环基团，通过多组分聚合反应(MCP)开发出系列性能可调的动态共价网络材料。研究比较了Passerini三组分聚合(Passerini 3CP)和Ugi四组分聚合(Ugi 4CP)的适用性，发现前者能高效构建含1,2-二硫戊环的聚合物骨架。这些聚合物经热诱导开环反应形成聚二硫化物交联网络，展现出从127%到>1700%的可调伸长率，玻璃化转变温度(T_g)差异达34°C，对不锈钢的粘接强度超过15 MPa，并在40°C下表现出压敏粘合特性。

关键技术包括：1) 多组分聚合反应优化；2) 动态共价网络的交联密度调控；3) 材料机械性能与粘合性能的系统评价；4) 多种基材（金属、塑料等）的粘接测试。

【聚合物合成】
通过Passerini 3CP将LA与不同羧酸共聚单体组合，成功获得结构多样的聚合物，而Ugi 4CP因官能团兼容性问题收率较低。核磁共振和凝胶渗透色谱证实产物具有明确的1,2-二硫戊环侧链结构。

【材料性能调控】
热交联形成的动态网络表现出显著的结构依赖性：长烷基链共聚单体赋予材料超高延展性（>1700%），而刚性芳香族单体则提高T_g。这种"主链-侧链"协同效应为材料性能的精准调控提供了可能。

【粘合应用】
优化后的聚合物网络对金属和难粘塑料（如聚丙烯、聚乙烯）均表现出卓越粘合性能。动态二硫键交换能力使材料兼具强粘接力和可重复使用性，突破了传统粘合材料在回收利用方面的局限。

该研究不仅拓展了多组分聚合反应在功能材料领域的应用边界，更建立了"天然分子-聚合方法-动态网络-性能调控"的全链条材料设计范式。所开发材料在电子封装、医疗器械等需要高性能粘合的领域具有广阔应用前景，其环境友好特性也符合可持续发展需求。研究揭示的"主链柔韧性-侧链结构-动态键交换"协同机制为未来智能材料设计提供了重要理论指导。