文章重要内容

 中国科学院青岛生物能源与过程研究所王庆刚课题组成功实现了低毒性、无需配体的锌双(三甲基硅基)酰胺催化剂对丙交酯单体的高效、可控聚合，所得聚合物具有极高的立构规整度(P_m>0.99)。此项成果为聚乳酸的合成开辟了一条兼具环保与高效特性的全新路径，为聚乳酸在多领域的广泛应用提供了崭新视角。

文章背景

       鉴于因聚烯烃类塑料制品难以降解而引发的严峻环境污染问题，当下寻找可生物降解材料的需求愈发强烈且迫在眉睫。在已实现商业化的各类生物基可降解高分子材料之中，聚乳酸（PLA）凭借自身卓越的力学性能以及优良的生物相容性，备受各界瞩目。通常而言，聚乳酸是借助丙交酯的开环聚合工艺来制备，而用于丙交酯开环聚合的催化剂主要涵盖有机小分子催化剂以及金属催化剂两大类别，其中，金属催化剂催化丙交酯开环聚合更是当前应用最为广泛的聚乳酸合成手段。然而，采用金属催化剂制备聚乳酸产品时，常常会在成品中残留金属离子，这些有毒的金属残留物不仅极大地限制了合成聚合物在生物医药领域的应用范围，还会对生态环境造成一定程度的危害。故而，研发使用低毒性金属催化剂来高效、可控地合成高规整度聚乳酸的技术，具有极其重要的现实意义。

文章概述

       最近，中国科学院青岛生物能源与过程研究所王庆刚研究员团队开发了一种新型、低毒性、无需配体的锌双(三甲基硅基)酰胺催化剂，该催化剂针对多种内酯展现出优异的开环聚合能力。研究团队深入剖析了Zn(HMDS)₂催化丙交酯聚合的机理，发现使用Zn(HMDS)₂/苯甲醇(BnOH)体系，可以实现丙交酯单体的高效、可控聚合（图1）。所得聚合物具有极高的立构规整度（P_m>0.99），并且通过分段加L-LA的方法验证了活性聚合的特征（图2）。

图1 Zn(HMDS)₂催化丙交酯聚合示意图

  文章还运用DSC法深入探究了制备的PLA的热性能。研究表明，随着聚乳酸聚合度的逐步提升，冷结晶温度(T_c)、玻璃化转变温度(T_g)、熔融温度(T_m) 均呈现出特定的变化规律，且聚合物皆具备良好的结晶结构。另外，还成功制备出高分子量、高规整度的两嵌段共聚物PDLA-b-PLLA，相较于均聚物，该共聚物展现出更为出色的热稳定性，同时呈现出立构复合的独特性质（图3）。

图3 (a) DP、T_g、T_m的关系曲线; (b) PDLA的第一次冷却下的DSC曲线; (c) PDLA的第二次加热下的DSC曲线; (d) PDLA-b-PLLA在第一次加热曲线下的DSC曲线。

       该研究采用了Zn(HMDS)₂这种结构简单且低毒性的催化剂，成功制备出高规整度聚乳酸，为其后续在医学等诸多领域的深度应用提供了支持。

引用本文：

杨雪梅, 郭泫华, 何晓智, 徐广强, 王庆刚 . 

Zn(HMDS)₂催化剂对丙交酯的开环聚合研究.

高分子学报, 2025, 56(3), 442-448

Yang, X. M.; Guo, X. H.; He, X. Z.; Xu, G, Q.; Wang, Q. G.

Ring-opening polymerization of lactide with Zn(HMDS)₂ catalyst. 

Acta Polymerica Sinica, 2025, 56(3), 442-448

doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24246

CSTR: 32057.14.GFZXB.2024.7321