江南大學馬松琪教授《Chem. Soc. Rev.》綜述：可閉環回收高分子 - 從單體和高分子設計到聚合-解聚循環
2024-08-27 來源：高分子科技
塑料等高分子材料在現代社會中扮演著至關重要的角色，但其廣泛利用消耗了大量有限的、不可再生的化石資源，并在陸地或海洋中產生了大量的廢棄物，因此，塑料等高分子廢棄物的回收再利用具有巨大的生態和經濟效益。可閉環可回收高分子具有固有的可回收性，容易高選擇性地解聚成高純度的單體，可重新聚合成具有相同性能的高分子，被認為是下一代高分子回收利用技術，引起了學術界和工業界越來越多的關注。
圖1：圖文摘要（開發可閉環回收高分子有利于塑料等高分子材料的綠色及可持續發展）
首先對可閉環回收高分子在解聚過程中需不需要其他小分子參與，分成了兩類（如圖2）。
其次，對每一類可閉環回收高分子的聚合/解聚機理、單體結構（如圖3所示環內酯結構）、聚合/解聚條件的演變（如圖3所示催化劑結構）、以及對應的聚合轉化率、聚合物分子量、聚合物性能、單體回收率等進行了總結與討論，并對每一類可閉環回收高分子的進展與不足進行了小結。
圖3：內酯單體結構（左）和聚合和解聚催化劑（右）
考慮到解聚裝置的重要性，本綜述單獨對解聚的裝置進行了總結討論（圖4）。在解聚過程中，解聚和聚合是一個平衡反應，如若單體不斷從體系中提取出來，反應會不斷向解聚方向進行，從而可以獲得高的解聚率，甚至實現高分子100%解聚成單體。因此，合適的解聚裝置不僅可以得到高純度的單體，還能顯著的提高單體回收率。
圖4：已報道的可實現高解聚率的實驗室裝置：（A）短程真空蒸餾裝置；（B）旋轉蒸發儀；（C）升華裝置
在最后的總結部分，作者對各種單體的聚合和對應的可閉環回收高分子的解聚進行了總結，其中環狀單體的聚合性和解聚性與單體環張力大小相關（圖5）。并對本綜述中涉及的每類可閉環回收高分子進行了比較。最后，也指出了可閉環回收高分子存在的挑戰及未來發展方向：1）聚合與解聚的平衡；2）解聚和性能的平衡；3）回收過程無（或低）副產物；4）可接受的回收成本；5. 基于可再生資源的可閉環可回收高分子；6.可重復使用的解聚催化劑；7）工業化研究。
圖5：不同單體結構與聚合/解聚的關系。（A）環狀單體及其高分子的開環聚合和解聚，以及環張力與聚合和解聚之間的相關性；（B）影響內酯、硫內酯、環狀碳酸鹽、內酰胺、環縮醛和環烯烴單體環張力的因素
原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cs/d4cs00663a
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（責任編輯：xu）
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