科學家發展出聚酯的可控聚合和高效解聚新方法

2020-12-21 騰訊網

廢棄塑料產生的「白色汙染」是緊迫的環境問題之一。隨著科學技術的快速發展和環保意識的增強，可降解的綠色功能材料成為社會發展的迫切需求，也是科學研究的前沿和重點。由內酯單體開環聚合製備的脂肪族聚酯材料（如聚乳酸PLA、聚己內酯PCL、聚羥基脂肪酸PHA等）具有良好的生物相容性和生物降解性，且物理機械性能等可與石油基塑料相媲美，因此成為理想的替代材料。同時，為進一步滿足綠色循環和可持續發展的需求，廢棄聚酯材料的再利用問題也得到廣泛關注。聚酯塑料作為可降解材料，雖然可以自然降解為二氧化碳和水，但通常需要一定的環境條件且耗時較長。通過高效催化解聚技術使廢棄聚酯轉化為有價值的化學品，從而實現真正意義上的綠色可降解材料循環利用，具有重要的研究價值與應用前景。

近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員王慶剛帶領的催化聚合與工程研究組，發展了一種應用於內酯可控聚合和聚酯高效解聚的催化體系（如圖所示）。催化劑採用無毒且生物相容性好金屬鋅試劑，使得聚酯生產過程及產品更加綠色環保。在醇類引發劑的參與下，該催化聚合體系對包括丙交酯、己內酯、戊內酯等各種不同結構的內酯單體均表現出優異的催化聚合活性，獲得結構及性能各異的聚酯材料。在研究聚酯材料的微觀結構過程中，發現了部分「鏈轉移」的聚酯產物，表明該催化劑同樣具有催化解聚的功能。通過改變反應條件，利用該催化劑在溫和條件下即可實現聚酯材料的高效解聚，獲得高附加值的有機小分子，從而實現廢棄聚合物的循環利用。該成果使用同一催化劑既能實現可控聚合獲得聚酯材料，也可以通過高效解聚實現廢棄聚酯材料到小分子化合物，從而實現真正的綠色循環過程，更好契合了可持續發展原則。

部分研究成果已申請國際PCT專利和中國發明專利，並以Zn(HMDS)2 as a versatile transesterification catalyst for polyesters synthesis and degradation towards a circular materials economy approach為題，發表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering上，博士研究生楊茹琳為論文第一作者，副研究員徐廣強與王慶剛為論文通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金、山東省人才工程基金、青島能源所「一三五」重點培育和兩所融合基金等的支持。

Zn(HMDS)2催化環酯開環聚合以及聚酯可控解聚

來源：中國科學院青島生物能源與過程研究所

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