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研究背景
生物降解高分子材料在海洋环境中可通过降解作用形成不断更新的表面(即动态表面),能有效抑制污损生物的粘附,具有优异的动、静态防污能力,而且降解后的产物为无毒小分子,可避免产生海洋微塑料污染,具有生态友好性。近年来,研究人员已先后发展出主链降解高分子材料、主链降解-侧链水解(双解)高分子材料和超支化可控降解高分子材料等。其中,超支化可控降解高分子材料与传统线性聚合物相比,具有高固含量、低粘度的优点,且高密度的末端官能团更有利于功能化修饰。此外,独特的超支化结构使高分子链更容易断裂成小分子,从而形成碎片化表面,有效提升材料的静态防污能力,是一种全新的防污技术,称之为表面碎片化防污(Surface-Fragmenting Antifouling, SFA)。
论文详情
由环烯酮缩醛类单体(CKA)自由基开环共聚制备的改性聚酯具有主链可降解性和力学性能可调控等优点,但由于 CKA 与丙烯酸酯类单体的竞聚率相差较大,导致聚合物分子链中酯键分布不均匀,聚合物表现出非均匀降解。华南理工大学海洋工程材料团队利用 2-亚甲基-1,3-二氧杂环庚烷(MDO)、醋酸乙烯酯(VAc)和二乙二醇二乙烯基醚(DEGDVE)的自由基开环共聚制备了一种可光固化的超支化聚(酯-乙烯)。由于 MDO 与 DEGDVE 具有接近的竞聚率,共聚生成的聚合物具有随机分布的酯键,使得其在海水中能均匀降解,其降解产物的分子量仅为 400~600 g/mol,既有利于表面自更新,亦有效避免了海洋微塑料污染的危害。同时,该聚合物以二乙二醇结构单元为主要结构,其特有的 EO 基团,使材料表面形成一层水化层,能有效抑制海洋污损的附着。抗污实验证明该材料对蛋白质,典型海洋细菌以及硅藻具有显著的抗粘附性能,展示了其在新型高效环境友好型海洋防污涂层的应用潜力。

▲ | 图 1. 可光固化超支化聚(酯-乙烯)的制备路线图 |
该工作以“UV-curable hyperbranched poly(ester-co-vinyl) by radical ring-opening copolymerization for antifouling coatings”为题,发表于 Polymer Chemistry,并被选为“HOT Article”。该团队博士生艾孝青为本文第一作者,马春风教授和张广照教授为本文通讯作者。
论文信息
UV-curable hyperbranched poly(ester-co-vinyl) by radical ring-opening copolymerization for antifouling coatings
Xiaoqing Ai, Jiansen Pan, Qingyi Xie, Chunfeng Ma*(马春风,华南理工大学) and Guangzhao Zhang*(张广照,华南理工大学)
Polym. Chem., 2021,12, 4524-4531
http://doi.org/10.1039/D1PY00810B

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