近日，大連理工大學(xué)劉野教授和呂小兵教授，受邀在國(guó)際期刊《Chemistry - A European Journal》上發(fā)表題為“Emerging Trends in Closed-loop Recycling Polymers: Monomer Design and Catalytic Bulk Depolymerization”的Concept文章，從單體設(shè)計(jì)和催化本體解聚的角度，闡述了可閉環(huán)回收高分子研究的新趨勢(shì)。
塑料具有價(jià)格低廉、重量輕、延展性好和耐用性久等諸多優(yōu)點(diǎn)，與現(xiàn)代生活和工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)。但是，廢舊塑料的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和在自然界的累積也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究投入到發(fā)展具有閉環(huán)回收特性的合成高分子材料，期望從源頭上解決塑料污染問(wèn)題。從“聚合物化學(xué)循環(huán)到單體”曾連續(xù)兩年被IUPAC選為化學(xué)領(lǐng)域十大新興技術(shù)，已經(jīng)成為高分子化學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。通過(guò)單體的設(shè)計(jì)和定制，可以賦予相應(yīng)高分子產(chǎn)品特殊的可循環(huán)性，并可以實(shí)現(xiàn)材料性能的調(diào)控，這是構(gòu)建可閉環(huán)回收高分子的核心科學(xué)問(wèn)題，也是目前此領(lǐng)域研究的主流方向。然而，可閉環(huán)回收高分子真正走向工業(yè)應(yīng)用，還需要兼顧解聚循環(huán)到單體的效率和方式。相對(duì)于溶液解聚，本體解聚到單體更加具有工業(yè)應(yīng)用前景，此策略無(wú)需考慮溶劑的回收分離問(wèn)題，單體可以直接通過(guò)蒸餾或升華方式實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用。但無(wú)溶劑熱解也存在致命缺點(diǎn)，多數(shù)體系需要高溫，存在能耗高和解聚過(guò)程容易發(fā)生副反應(yīng)。因此，發(fā)展高效催化劑，實(shí)現(xiàn)催化本體解聚到單體對(duì)可循環(huán)高分子走向工業(yè)應(yīng)用極其重要。 該Concept從單體設(shè)計(jì)角度出發(fā)，重點(diǎn)闡述了具有特定材料性能和催化本體解聚到單體能力的可閉環(huán)回收高分子，如聚γ-丁內(nèi)酯、聚δ-戊內(nèi)酯及衍生物、CO2基聚碳酸酯、含硫高分子以及聚縮醛等。最后，作者對(duì)該領(lǐng)域未來(lái)可能的研究方向和趨勢(shì)進(jìn)行了評(píng)述和展望：實(shí)現(xiàn)塑料的閉環(huán)經(jīng)濟(jì)過(guò)程，除了設(shè)計(jì)具有本體催化解聚能力的單體，研究者需要更加關(guān)注大宗商品化塑料的催化解聚，除了聚烯烴和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，很多通過(guò)內(nèi)酯開環(huán)聚合制備的商品化聚酯實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回收過(guò)程仍舊面臨挑戰(zhàn)，如聚乳酸、聚β羥基脂肪酸酯等。材料制備過(guò)程需要考慮成本問(wèn)題，利用廉價(jià)的可再生資源為原料，開發(fā)高效、高選擇性聚合和解聚催化劑，會(huì)極大降低材料的生產(chǎn)成本。此外，由于真實(shí)使用高分子材料往往含有各種添加劑、助劑等, 需要考慮復(fù)雜體系(特別是不同種類高分子混合物)的高分子本體催化解聚回收。總之，有效構(gòu)建高分子材料閉環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈?zhǔn)菍?shí)現(xiàn)塑料可持續(xù)發(fā)展的重要策略，需要科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界長(zhǎng)期不懈的努力。 論文信息 Emerging Trends in Closed-Loop Recycling Polymers: Monomer Design and Catalytic Bulk Depolymerization Prof.?Dr. Ye Liu, Prof.?Dr. Xiao-Bing Lu 本研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFA1501704）和國(guó)家自然科學(xué)基金（21871036）等項(xiàng)目支持。 Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202203635
