关键词：ε- 己内酯（CLO）、ε- 己内酰胺（CLA）、聚己内酯（PCL）、聚 (酯酰胺)（PEAs）

Coordination ring-opening transamidation copolymerization of cyclic lactones and lactams towards circular and biodegradable poly(ester amide) adhesives

Nature Communications，05 October 2026

https://doi.org/10.1038/s41467-026-78220-6

一、研究背景

高性能生物可降解粘接材料是可持续高分子领域的核心研究方向之一。聚酰胺材料具备优异的力学强度，但其降解难度大；聚酯材料虽具有良好的生物降解性能，却存在力学性能与粘接性能不足的缺陷。聚(酯酰胺)（PEA）在分子链中同时引入酯键与酰胺键，可兼具两类高分子的结构优势，是制备高性能可降解粘合剂的理想基体。

然而传统内酰胺开环聚合通常需要严苛的高温反应条件，易引发大量副反应，难以实现高分子量聚(酯酰胺)的高效可控合成；同时，如何以废弃聚酯原料为底物直接转化合成高附加值聚(酯酰胺)，实现高分子材料的闭环循环，仍存在显著技术瓶颈。针对上述问题，本研究构建了四核钛催化的配位开环转酰胺共聚（Coordination Ring-Opening Transamidation Copolymerization, CROTCP）新体系，实现了内酯与内酰胺的可控共聚，制备得到兼具优异力学性能、强粘接能力与可闭环回收特性的聚(酯酰胺)粘合剂。

二、材料与方法

以四核钛配合物为催化剂，开展ε-己内酯（CLO）与ε-己内酰胺（CLA）的配位开环转酰胺共聚反应；同时以聚己内酯（PCL）为原料，验证该体系直接升级制备聚(酯酰胺)的可行性。通过调控单体投料比，合成得到一系列组分可调的聚(酯酰胺)样品。本研究对产物的分子量与化学结构进行系统表征，测试了材料的拉伸力学性能，评价了其在不锈钢表面的搭接剪切粘接强度，开展堆肥降解实验与化学解聚-再聚合闭环回收验证，并揭示了CROTCP的催化反应机理。

三、结果与讨论

1、配位开环转酰胺共聚机理

四核钛催化剂可通过配位作用活化内酰胺单体，依次实现内酰胺开环、配位增长与转酰胺基元交换过程，在相对温和的反应条件下完成内酯与内酰胺的无规共聚，规避了传统内酰胺高温聚合引发的副反应。该催化体系具有良好的底物适用性，不仅可直接以小分子内酯、内酰胺为单体进行共聚，还可将PCL等废旧聚酯作为原料，经转酰胺升级重构转化为聚(酯酰胺)，为聚酯废料的高值化利用提供了新途径。

2、力学与粘接性能

通过单体比例调控，所合成的聚(酯酰胺)可实现力学性能的宽范围调节。最优组分样品的拉伸强度可达55.5 MPa，断裂伸长率超过1300%，同时兼具高强度与优异延展性。作为结构粘合剂，该聚(酯酰胺)在不锈钢基材上的搭接剪切强度超过15 MPa，粘接性能优于商用对照粘合剂，满足工业粘接场景的使用需求。

3、可降解性与闭环化学回收

聚(酯酰胺)分子链中分布的酯键赋予材料良好的生物降解能力，其在堆肥条件下可实现快速降解。同时，该材料支持化学闭环回收，经化学解聚可重新得到单体，解聚产物再次聚合后可恢复原有的材料性能，能够降低高分子材料使用带来的环境负荷。

四、结论

本工作建立了四核钛催化的配位开环转酰胺共聚（CROTCP）新方法，实现了ε-己内酯与ε-己内酰胺的可控共聚，高效合成得到高分子量聚(酯酰胺)。该材料集成了高拉伸强度、高断裂伸长率与优异的金属粘接性能，粘接强度优于商用粘合剂，同时兼具堆肥条件下快速降解、闭环化学回收的可持续特性。该催化策略还可实现废旧聚酯直接升级制备聚(酯酰胺)，为开发高性能、环境友好型生物可降解结构粘合剂提供了新的合成路线与材料平台。

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