聚合反应是高分子合成工业的基石。华南理工大学张广照教授和常州大学杨宏军于2012年发现乙烯基单体和环状单体的阴离子杂化共聚反应 (Macromolecules 2012, 45, 3312)，该反应融合了乙烯基加聚和开环聚合的机理，为杂链高分子尤其是生物降解高分子的合成提供了新路径。
(Macromolecules 2012, 45, 3312)
2023年，他们又发现了一种新的阴离子杂化共聚反应：单质硫与乙烯基单体的杂化共聚反应。其机理是逐步加成和开环聚合的杂化。单质硫是石油炼制最大的副产品之一，年产量超7000万吨。过剩的单质硫已造成严重的环境问题和安全隐患，其开发和利用一直是重要课题。本反应为单质硫的高价值利用提供了新路线（J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 14539; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202414244.）。
近日，他们报道了一种单质硫与异氰酸酯的成环聚合反应。该反应的机理与前两种反应均不同，其单体之间的连接是通过两种单体的成环实现，是一种新型杂化共聚反应。异氰酸酯是制备热塑性弹性体、粘合剂、涂料等的主要原料，也是最常见的聚合单体之一。但异氰酸酯与单质硫的聚合反应则是首次报道。
作者发现，单质硫与单官能团异氰酸酯在少量有机碱（0.5% mol/mol）催化下室温即可反应生成异氰酸酯三聚体（Trimer）和环状噻唑烷酮（TDZD）。其中，两种反应单体的配比决定了产物的比例。当单质硫与异氰酸酯的摩尔比达到1:2时，产物几乎全部是噻唑烷酮。当使用双官能度异氰酸酯时，单质硫与之反应可生成聚合物。通过改变单质硫的含量，可得到线形、支化、交联等不同拓扑结构的含硫聚合物。
所得聚合物具有优异的力学性能和热稳定性，有可能发展成为一种高性能高分子材料。特别是其预聚物对各种基底都表现出很强的粘合力（包括通常粘合剂难以粘结的材料）。例如：预聚物对PETG和Teflon的水下粘合强度高达26.3 MPa和2.3 MPa，为目前已有报道中的最高值。
该工作从聚合反应源头创新，丰富了高分子合成方法，对单质硫的高价值利用和高性能聚合物材料的制备有重要意义，相关工作以题目：Cyclization Polymerization of Elemental Sulfur and Diisocyanate: New Polymerization Toward High-Performance Polymer在线发表于Angewandte Chemie International Edition.
论文信息：
Cyclization Polymerization of Elemental Sulfur and Diisocyanate: New Polymerization Toward High-Performance Polymer
Jikai Zhang, Yongkang Zuo, Hongxin Yao, Jianwei Zhang, Wenyan Huang, Hongjun Yang*, and Guangzhao Zhang*
Angewandte Chemie International Edition
https://doi.org/10.1002/anie.202502207
相关进展
高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina（或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。
点
这里“阅读原文”，查看更多