这是一个很好的机会，你已经接触了一些东西制成的聚烯烃聚合物。它通常用于聚乙烯制品，如塑料袋或聚丙烯制品，再或者尿布。

 

尽管聚烯烃在社会上很有用，但它们在环境中仍然作为垃圾而不断增加。例如，科学家估计塑料袋的降解需要数百年的时间。

但现在，弗吉尼亚理工大学(Virginia Tech)的研究人员利用一种新的催化剂和聚酯聚合物合成了一种可生物降解的聚烯烃替代品，这一突破最终可能对可持续发展的努力产生深远的影响。

化学工程系助理教授、高分子创新研究所（MII）的附属教授Rong Tong领导了这个研究小组，他们的研究结果最近发表在《自然通讯》杂志上。

聚合物化学中最大的挑战之一是控制聚合物的立构规整度或立体化学。当我们将单体亚基乘积到大分子链中时，科学家很难复制出从主分子链上产生的侧链官能团的一致排列。这些侧链官能团对聚合物的物理和化学性质，如熔融温度或玻璃化转变温度有很大的影响，而规则的立体化学使聚合物具有更好的性能。

Tong说他的团队现在已经找到了一种方法，可以用聚酯制造出规则的立体化学。

“目前还没有办法进行这种化学研究。”Tong说。“人们以前也用聚乳酸做过类似的研究，但我们已经从根本上证明，如果我们控制立体化学，聚酯的物理和化学性能就会得到改善。”

Tong和他的博士后Quanyou Feng结合了一个新型光催化Ni / Ir催化剂——一个令人惊讶的简单的化学过程，即使用家用灯泡启动反应——用立体选择性锌催化剂引发O-羧酸酐的开环聚合单体以产生这些改进的聚酯。使用微量的催化剂，这些单体可以在几个小时内方便地聚合。所得材料分子量高、热稳定性和结晶性好，在碱性水溶液中可降解。

“如果你使用普通催化剂，它没有立体化学控制，但我们发现我们的催化剂可以做到这一点。”Tong说。“在我们的文章中，我们演示了如何设计这种立体选择性催化剂，以及它们是如何帮助立体化学控制的。”

O-羧酸酐是由氨基酸组成的，氨基酸是天然的有机化合物，所以这些聚酯会降解，不像目前的不可降解聚烯烃。此外，O-羧酸酐可以给聚酯带来不同的官能团，使聚合物的应用多样化。目前，FDA只批准了一些用于生物医学的聚酯。

合成完成后，Tong与化学系助理教授兼MII院院士Guoliang Liu一起工作，证明新聚合物的性能得到了改善。

“Tong博士的实验室有出色的催化剂设计和聚合技术，我们有优秀的表征和加工技能，所以我们一起工作是很自然的。”Liu说。“控制和证明战术性不是一个简单的过程。利用差示扫描量热法和核磁共振，我们为我们将要研究的结构和性质提供了有力的证据。”

将这些聚酯开发成应用还在进行中，但Liu说，目前这是材料研究的一大进步。

Liu说：“这种控制战术性的聚酯合成方法可以提供一个我们以前没有的新的高分子材料库。”

这一块创新的化学品让Tong和Liu激动不已，希望未来能生产出可降解的绿色塑料，来取代今天存在于垃圾填埋场和海洋中长达几十年或数百年的石油塑料。

Tong提到，这种新的聚合物合成技术仅在学术实验室规模上得到了验证。要对这些功能材料进行表征，完善待专利合成放大工艺，还有很多工作要做。

“这将是我们的梦想，看到这些可降解聚酯在市场上，为塑料工业和生物医学的应用。”Tong说。

Tong的团队还包括化学工程博士Yongliang Zhong、在刘的实验室工作的化学学生Dong Guo以及中国南京邮电大学教授Linghai Xie。