Ultratough Thermoplastic Elastomers Based on Chemically Recyclable Cycloalkyl-Substituted Polyhydroxyalkanoates

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作者
Hao‐Yi Huang,Lei Yang,Siqi Wang,Yu‐Ting Huang,Yonghong Luo,Da‐Gang Yu,Zhongzheng Cai,Jian‐Bo Zhu
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (9): 7788-7798
标识
DOI:10.1021/jacs.4c17703
摘要

It remains a long-standing challenge for chemical recycling of polyhydroxyalkanoates (PHAs) to propiolactone-based monomers due to the high ring strain and many inevitable side reactions. In this contribution, a novel α-spiro-cyclohexyl-propiolactone (SHPL) has been designed with high reactivity toward ring-opening polymerization even at a catalyst loading of <1 ppm. The resulting poly(3-hydroxy-2-spiro-cyclohexylpropionate) (P3HSHP) exhibited high thermal stability with a Td of 364 °C and a high Tm of 272 °C. Meanwhile, it could be depolymerized back to SHPL in 86% yield without decarboxylation or elimination side products. Notably, SHPL could be exploited to construct high-performance thermoplastic elastomers (TPEs) via one-pot copolymerization with ε-caprolactone (CL). Particularly, the resulting gradient P(CL2000-grad-SHPL500) showcased an ultimate tensile strength of 58.8 ± 4.0 MPa, high stretchability of 1959 ± 53%, a record toughness of 600 MJ/m3, and high elastic recovery (>90%). This superior performance of SHPL could advance the development of new sustainable high-performance TPEs.
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