《Polymer》：Polydimethylsiloxane Networks Integrated with Poly(ethylene oxide) Chains: Nanostructures, Reprocessing and Transformation into Solid Polymer Electrolytes
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PDMS-PEO网络材料通过一锅法制备，含硅醇化及缩合反应形成微相分离结构，引入Zn(OTf)2增强可回收性，LiTFSI作为电解质实现3.9×10^-4 S/cm离子电导率，电导率与PEO含量及微观形貌相关。
作者：Hang Guohua、Yan Changyu、Li Lei、Zai Jiantao、Qian Xuefeng、Zheng Sixun
中国上海交通大学化学与化学工程学院，协同化化学-生物合成国家重点实验室，邮编200240
摘要
通过一种一锅法反应制备了结合了聚氧化乙烯（PEO）链的聚二甲基硅氧烷（PDMS）网络，该反应包括氢硅化和硅醇缩合两个串联步骤。首先，将聚二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷与α,ω-二烯丙基PEO进行氢硅化反应；随后在少量水的存在下，将聚二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷中剩余的Si-H键转化为硅醇羟基。这两个反应均使用Karstedt催化剂催化。原位生成的硅醇羟基发生缩合，从而形成PDMS-PEO网络。这些PDMS-PEO网络具有微相分离特性，其形态很大程度上取决于PEO的含量。由于网络结构的限制，PEO链在网络中不再能够重新结晶。与纯PDMS网络相比，含有PEO的网络表现出更好的热性能和机械性能。通过添加少量的三氟甲磺酸锌[Zn(OTf)?]作为催化剂，有效激活了硅氧烷的交换作用，使PDMS-PEO网络具备可再加工（或回收）的特性。进一步加入电解质（例如LiTFSI）后，PDMS-PEO网络可被制成固态聚合物电解质（SPE）。在300K温度下，这些SPE的离子电导率为3.9 × 10?? S × cm?1。离子电导率显著受PEO含量的影响，这与SPE的特定形态密切相关。得益于硅氧烷的交换作用，这些SPE同样具有可再加工（或可回收）的特性。
引言
嵌段共聚物（BCPs）是由化学性质不同的链通过共价键连接而成的。由于亚链之间的热力学不相容性，BCPs会形成微相分离结构。根据Flory-Huggins相互作用参数（χ）和亚链的聚合度，BCPs可以自组装成多种纳米结构，因此在纳米光刻[1]、[2]、纳米光子学[3]、[4]、膜[5]、[6]以及聚合物[...]等领域具有广泛应用。
材料
氢硅油（即聚二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷，P(DMS-Co-MHS)共聚物）由山东大义化工有限公司提供，其分子量为Mn = 8,200 Da，[-SiH(CH?)O-]结构单元与[-Si(CH?)?O-]结构单元的比例为11:89（见图S1和S2）。烯丙基溴、氢化钠（NaH）、三氟甲磺酸锌[Zn(OTf)?]、锂双(三氟甲磺酰亚胺)（LiTFSI）和Karstedt催化剂均购自上海Adamas公司。
PDMS-PEO网络的合成
PDMS-PEO网络的合成路线如图1所示。首先，将P(DMS-Co-MHS)与α,ω-二烯丙基PEO进行氢硅化反应，从而接枝PEO链；然后加入少量水，使P(DMS-Co-MHS中剩余的Si-H键转化为硅醇羟基。这两个串联反应均使用Karstedt催化剂催化。随后，这些硅醇羟基发生缩合反应，形成PDMS-PEO网络。
结论
通过一锅法反应成功合成了纳米结构的PDMS-PEO网络，该反应包括两个串联步骤：i) 氢硅化和ii) 硅醇缩合。首先，将P(DMS-Co-MHS与α,ω-二烯丙基PEO进行氢硅化反应；随后加入少量水，将剩余的Si-H键转化为硅醇羟基（Si-OH）；原位生成的硅醇羟基进一步发生缩合反应，形成PDMS-PEO网络。
作者贡献声明
Jiantao Zai：方法学研究
Sixun Zheng：撰写、审稿与编辑、监督、方法学研究、概念设计
Xuefeng Qian：方法学研究
Guohua Hang：撰写、原始稿撰写、方法学研究
Lei Li：研究工作
Changyu Yan：研究工作
未引用参考文献
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利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：52373082、51973113、21774078）的资助。
