原標題：對脂肪族聚合物產生高效交聯的“萬能交聯劑”｜Science述評
作者：汪峰 中國科大教授，從事超分子聚合與自組裝材料領域的研究。
聚合物交聯網絡具有眾多優異的性能。有鑑於此，發展高效的聚合物交聯策略，引起了合成化學家廣泛的研究興趣。目前廣泛採用的交聯手段，是將含交聯基元的單體與其他單體進行共聚合。而對於不含交聯點的脂肪族聚合物（如聚乙烯、聚丙烯等），儘管可通過高能γ射線輻射，產生自由基進行交聯，但該方法的普適性和可控性具有明顯的缺陷。因此，對於該類低官能度高分子的可控交聯，仍是該領域所面臨的一個重大挑戰。
加拿大維多利亞大學的Jeremy E. Wulff教授及其團隊在本期Science雜誌上發表研究性論文，報導了一種基於雙重氮雜環（bis-diazirine）的新型聚合物交聯劑(見圖1)。它能在溫和可控（100 °C加熱或350 nm紫外光照）的條件下分解，形成兩個遊離卡賓，通過雙重碳氫鍵的活化而產生交聯 。該策略突破了低官能度脂肪族聚合物難以交聯的侷限，可應用於低表面能材料的高效黏合等領域。
作者首先對交聯劑的分子結構進行了精心篩選，獲得了性能優異的雙重氮雜環交聯劑3(見圖1)。通過凝膠滲透色譜等手段進行表徵，證明該交聯劑能使不同類型的聚合物（如液態石蠟、聚二甲基硅氧烷、高密度聚乙烯、聚乙烯醇等）產生交聯。需要強調的是：即使對於傳統方法難以實現交聯的線型聚丙烯，該方法也可實現高效交聯。
圖1. 基於雙重氮雜環的新型高分子交聯策略。 (A) 由紫外光或熱引發的重氮雜環分解反應；(B)在紫外光或熱作用下雙重氮雜環與聚乙烯的交聯反應； (C)雙重氮雜環交聯劑的結構。
在此基礎之上，作者進一步探索了交聯劑3作為高密度聚乙烯(HDPE)黏合劑的應用潛力(見圖2)。眾所周知，HDPE材料具有極低的表面能，即使採用商業化的萬能膠，也很難實現HDPE之間的高效黏合。與之相比，交聯劑3在對HDPE粘結力的測試中，表現出極為優越的黏合性能，其內在機制源於交聯劑與HDPE表面發生了不可逆的共價結合。
Jeremy E. Wulff教授研究團隊所報道的雙重氮雜環型交聯劑不僅可作為黏合劑，同時在油漆和塗料等領域也展現出潛在的應用價值。此外，對於纖維素和木質素等生物大分子，這種交聯策略也可以解決其缺乏有效交聯官能團的短板，為新型生物質功能材料的發展提供一種便捷高效的途徑。
圖2. 雙重氮雜環交聯劑對聚乙烯產生黏合特性的機理圖。
參考文獻：
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