青島科技大學李崢、李志波研究團隊以ω-十五內酯（PDL）為單體，通過有機堿催化開環聚合，成功制備了一種兼具聚乙烯（PE）力學性能與聚酯降解性的新型材料——聚ω-十五內酯（PPDL）。該研究為解決傳統PE塑料難降解的環境問題提供了新思路。該研究成果2024年5月發表在《高分子學報》上。
PPDL的分子設計與類PE特性的本質原因
PPDL的分子結構是其性質類似PE的核心因素。其主鏈由長鏈亞甲基（-CH?-）重復單元構成，與PE的碳鏈結構高度相似，這使得PPDL具備了PE的結晶性、力學強度和疏水性。具體表現為：
結晶行為與熱穩定性：PPDL的晶胞結構與高密度聚乙烯（HDPE）幾乎一致，結晶度達49.0%（WAXS測試），熔點高達95.5℃，接近PE的熔融溫度（105-130℃），遠超短鏈聚酯（如聚己內酯PCL的60℃）。
力學性能媲美：高分子量PPDL（95.7kDa）的屈服應力達18.2MPa，斷裂伸長率達696%，與商用HDPE的力學曲線幾乎重合，且因酯交換副產物的增塑作用，韌性更優。
表面疏水性：PPDL表面疏水性與PE類似，這使其在自然環境中初始降解速率較慢，但通過結構設計可調控降解性。
可降解性與功能調控
盡管PPDL主鏈的長亞甲基結構使其疏水性強、初始降解慢，但其分子中含有的酯鍵賦予了材料可降解潛力。研究通過兩種策略優化降解性：
共聚改性：引入ε-己內酯（ε-CL）制備無規共聚物PPDL-r-PCL。ε-CL鏈段增加了酯鍵密度，破壞了PPDL的結晶規整性，使共聚物熔點隨ε-CL含量從95.5℃降至53.0℃，同時水解速率顯著提升。例如，含30%ε-CL的共聚物在堿性條件下39天即破裂成碎片，而純PPDL需75天仍僅輕微失重。
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