江南大學馬松琪教授《Chem. Soc. Rev.》綜述：可閉環(huán)回收高分子 - 從單體和高分子設計到聚合-解聚循環(huán)
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(tài)和經濟效益？砷]環(huán)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(yè)界越來越多的關注。
圖1：圖文摘要（開發(fā)可閉環(huán)回收高分子有利于塑料等高分子材料的綠色及可持續(xù)發(fā)展）
首先對可閉環(huán)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(huán)回收高分子的聚合/解聚機理、單體結構（如圖3所示環(huán)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(huán)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(fā)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(huán)回收高分子的解聚進行了總結，其中環(huán)狀單體的聚合性和解聚性與單體環(huán)張力大小相關（圖5）。并對本綜述中涉及的每類可閉環(huán)回收高分子進行了比較。最后，也指出了可閉環(huán)回收高分子存在的挑戰(zhàn)及未來發(fā)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(huán)可回收高分子；6.可重復使用的解聚催化劑；7）工業(yè)化研究。
圖5：不同單體結構與聚合/解聚的關系。（A）環(huán)狀單體及其高分子的開環(huán)聚合和解聚，以及環(huán)張力與聚合和解聚之間的相關性；（B）影響內酯、硫內酯、環(huán)狀碳酸鹽、內酰胺、環(huán)縮醛和環(huán)烯烴單體環(huán)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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