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我国学者在生物基可循环利用聚酯合成方面取得进展
2021年12月03日    作者: 周荣 付雪峰    发布 : 化学科学部

在国家自然科学基金项目(批准号:22071163和U19A2095)等资助下,四川大学朱剑波研究员团队在生物基可循环利用高分子材料领域取得进展。研究成果以“一类可完全回收的生物基高性能芳香-脂肪族聚酯(Biobased High-Performance Aromatic?Aliphatic Polyesters with Complete Recyclability)”为题,于2021年11月29日在线发表于《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)上。

论文链接:https://doi.org/10.1021/jacs.1c10162

作为社会发展不可或缺的材料,有机高分子材料目前的全球年产量高达5亿吨,但是由于其废弃后不当处置造成严重的生态环境问题和资源浪费。利用生物质原料制备可循环利用聚合物被认为是实现高分子材料可持续性发展的有效途径之一。

芳香族聚酯(例如PET)通常由二元醇和二元酸缩聚反应制备,由于刚性芳环结构引入带来优异的物理、机械性能使其被广泛使用,但其降解后产物组成复杂导致很难被高效化学回收。通过设计含有苯环的环状内酯发生开环聚合反应合成芳香族聚酯具有潜在的化学可回收性,但是由于苯环和羰基的共轭作用使单体的聚合活性大大降低。发展同时具有高聚合活性和高降解选择性芳香族聚酯体系十分具有挑战。针对这一问题,朱剑波研究员团队利用生物质来源水杨醛和α-羟基酸为起始原料发展了一类兼具芳香族聚酯和脂肪族聚酯特征的可循环利用高分子。该聚酯体系采用“酯基与苯环不相连”策略实现高活性开环聚合反应;通过调节聚合物链侧基的结构以及聚合物立构规整性可以大范围调控聚合物物理和机械性能;在溶液或本体条件下会完全降解回到聚合单体,所得单体能够以相同的活性发生再聚合反应,实现了该类聚合物的单体?聚合物闭环循环。

该研究为平衡单体聚合活性与聚合物降解性、材料性能之间的关系提供了新的策略,也为下一代可持续高分子材料的设计提供新的思路。

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图:一类新型芳香-脂肪族聚酯的闭环循环

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