四川大学李兴亮博士/汪秀丽教授团队 Mater. Horiz.：高性能可化学回收类聚烯烃生物基聚酯材料

2024-11-22 来源：高分子科技

聚烯烃是生产和应用最广泛的石油基塑料之一，应用于日常生活的各个领域。然而，其大量生产和使用，加上缺乏有效的回收处置方案，对全球资源和环境造成了重大挑战。从可再生资源制备生物基高分子材料为缓解化石燃料的枯竭和环境污染提供了一个可持续方案。目前虽已开展多种生物基高分子材料的研究，但与聚烯烃等石油基塑料相比，现有生物基高分子材料的力学、耐热和加工性能等仍不满足实际应用需求，且增强其综合性能的同时往往会提升其循环回收难度，在平衡生物基高分子材料的高性能化与易回收性方面仍存在挑战。因此，为促进社会的可持续发展，迫切需要通过分子结构设计制备高性能可化学回收的类聚烯烃生物基聚酯材料。

近期，四川大学汪秀丽教授团队提出了一种通过将不同刚性/柔性功能结构整合到聚合物分子链中，制备高性能可化学回收的类聚烯烃生物基聚酯材料的新策略（图1）。该材料表现出优异的力学性能（40.6 MPa，498.4%）、气体阻隔性能（O₂ 0.09 barrer，H₂O 1.70×10^-13 g cm cm^-2 s^-1 Pa^-1）、透明性和耐溶剂性能（图2、图3），优于多数聚烯烃和类聚烯烃材料。在不添加额外有机溶剂的情况下，该材料可回收得到高产率（92.0%）和高纯度（98.3%）的原始聚合单体。即使该材料与聚烯烃混合，也能实现化学回收分离。再聚合材料仍保持了优异力学性能和热性能（图4）。同时，该材料还具有优异生物相容性和加工性（熔融纺丝和3D打印等），可应用于一次性制品和包装材料等领域（图5）。这项工作从生物基单体的化学结构设计出发，制备了兼具高性能和可化学回收的类聚烯烃生物基聚酯材料，为设计开发综合性能优异的可持续类聚烯烃材料提供了新思路。

图1.类聚烯烃生物基聚酯材料的设计、性能及应用示意图

图2. 类聚烯烃生物基聚酯材料的力学性能、透明性和生物相容性

图3. 类聚烯烃生物基聚酯材料的气体阻隔性能和耐溶剂性

图4. 类聚烯烃生物基聚酯材料的循环回收利用

图5. 类聚烯烃生物基聚酯材料应用与加工

本工作以“High-Performance Chemically Recyclable Multifunctional Polyolefin-Like Biomass-Derived Polyester Materials”为题，发表在《Materials Horizons》上。论文第一作者为四川大学博士生李郑明，通讯作者为四川大学李兴亮博士与汪秀丽教授。该研究得到了国家自然科学基金(22275131, 52103122, 52403014)的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1039/d4mh01203h

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻