聚酰亚胺是主链上含有酰亚胺环结构的一类聚合物，是非常重要的高分子材料，因具备优良的综合性能而被广泛应用。经过几十年的研究和应用，已经发展出了非常多种主链结构的聚酰亚胺材料。但是，当前聚酰亚胺的制备方法，仍然局限于类似90年前Carothers提出的合成方法，即通过基于羧酸酐和胺之间的酰亚胺化反应的传统缩合聚合（缩聚）反应合成得到（图1）。
图1 基于酰亚胺化反应的传统缩聚制备聚酰亚胺的机理。
这些反应条件苛刻、效率低、反应速度慢，且存在相当程度的可逆平衡及副反应。聚合反应的实施过程工艺复杂，能耗较高；更重要的是，聚合单体结构受限，聚合物链较难进行结构调控或者修饰改造以调节材料的性能。因而发展新型缩聚反应来代替传统缩聚反应，用于合成聚酰亚胺材料，同时开发更加可持续的工艺过程，创制新颖链结构的聚合物，进而提升聚酰亚胺材料的性能，用作各类合成纤维、薄膜材料、弹性体和工程塑料的要求，至关重要。
近日，我院高分子材料科学与工程专业2022级本科生李新齐以第一作者身份在高分子科学主流期刊《Polymer Chemistry》（IF=3.9，中科院2区）发表了研究论文：Polyimides via Regioselective Friedel–Crafts Hydroxyalkylation Polycondensation with the Reaction-Enhanced Reactivity of Intermediate Mechanism（Polymer Chemistry, 2025,16, 4054-4061），报道了一种温和、高效、简便且原子经济的基于Friedel-Crafts羟基烷基化反应的缩聚反应，用于合成具有新型三芳基甲烷主链结构的聚酰亚胺（图2，表1）。
图2 基于Friedel-Crafts羟基烷基化反应的新型缩聚反应制备聚酰亚胺的原理
表1 Friedel-Crafts羟基烷基化缩聚反应制备新型结构聚酰亚胺的反应条件优化
图3 不同反应投料比下所得聚合物的分子量及分子量分布情况
图4 新型结构聚酰亚胺的热性能
这种新型缩聚反应与传统方法完全不同，酰亚胺键不在缩聚反应中形成，而是预先存在于单体结构中；该方法避免了使用低效酰亚胺化反应，且使用新颖反应机制的高效反应来实现链的增长，无需化学计量比投料，因而可以破解传统合成方法所面临的诸多问题（图3，图4）。这种方法在新型结构聚酰亚胺合成中的应用，可将聚酰亚胺材料的生产和应用推进入新阶段，前景广阔。
第一作者李新齐同学通过本科生科研招募进入我校张拥军教授团队实验室，成功申报了国家级大学生创新训练计划项目，对高分子材料科学研究产生了浓厚的兴趣，在理论课程学习的课余积极参加科研项目。此次论文发表是该同学努力学习科研的最好证明。
该论文以李新齐为第一作者，通讯作者为我校邹磊特聘研究员（化学学院）、马小华教授（材料科学与工程学院）和张拥军教授（化学学院），工作得到了国家自然科学基金和河北省自然科学基金的支持。文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/py/d5py00683j
多年来，材料科学与工程学院始终坚持立德树人根本任务，坚持“教学为中心，科研为先导，科研促教学，教与研相长”的办学思想，不断深化本科生人才培养改革。学院一直推动“学术导师制”，加强本科生创新能力培养，坚持学科交叉，强化实践锻炼，积极搭建本科生参与高水平研究的科研与创新平台，促进学生全面发展。
李新齐，天津工业大学材料科学与工程学院高分子材料与工程专业2022级本科生。入选第二届天津工业大学青年讲师团成员，曾任材料科学与工程学院团委副书记。2024年4月进入张拥军教授团队，从事聚合物合成反应的研究。曾获天津工业大学“三好学生”、“优秀共青团干部”、“优秀共青团员”、纺织之光奖学金等十余项荣誉，获全国高校商业精英挑战赛、中国国际大学生创新大赛、全国大学生节能减排竞赛等十余项国家级和省部级奖励。目前已保研至中国科学技术大学。
撰稿人：化学学院 邹磊；材料科学与工程学院 马小华；化学学院 张拥军 审稿人：张亚彬