由石油基原料制成的传统胶粘剂在日常生活和工业生产中应用广泛，但其对化石资源的依赖以及废弃后带来的环境问题日益严峻。与此同时，塑料废弃物（尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET）的大量积累已成为全球性环境危机。如何将废弃塑料“变废为宝”，制备出性能媲美甚至超越商业产品的环保粘合剂，既是循环经济的迫切需求，也是材料科学的一大挑战。

图1 使用废弃PET，甘油，聚乙二醇与没食子酸甲酯制备高性能粘合剂

  针对上述挑战，华南理工大学华南软物质科学与技术高等研究院王号兵教授团队提出了一种“无溶剂双钛催化”策略，在不预先将PET解聚为单体的前提下，通过分子重构将废弃PET、聚乙二醇和甘油转化为超支化功能性粘附前驱体，这些前驱体随后与生物质来源的没食子酸甲酯通过一锅法酯交换反应，制备出高性能超分子胶粘剂（简称PETA）。该设计的巧妙之处在于，PET链段提供刚性骨架和机械强度；聚乙二醇链段作为软段调节玻璃化转变温度（T_g）和柔韧性；甘油引入超支化拓扑结构，增强内聚能；没食子酸甲酯端基通过酚羟基形成多重氢键和金属配位，大幅提升界面粘附力。整个合成过程无需有机溶剂，催化剂用量极少（0.025 mmol），且直接利用PET废弃瓶片，体现了绿色可持续的制造理念。

  团队通过系统调节PET、聚乙二醇、甘油和没食子酸甲酯的投料比，筛选出最优配方PETA10，其T_g为19.8 ℃，杨氏模量达164 MPa，在不锈钢上的搭接剪切强度高达14.8 ± 0.7 MPa，足以承受一个80 kg成年人的静态负载（粘接面积仅240 mm²）（图2）。同时，PETA10展现出远超常规石油基粘合剂的综合性能。在重复使用方面，PETA10经历10次“断裂-再热压-重新粘接”循环后，仍能保持初始强度88%（从14.8 MPa降至13.0 MPa），远优于一次性使用的商业胶。此外，PETA10在100 ℃沸水中浸泡1小时后，仍保持10 MPa的强度；在-184 ℃液氮极低温环境下，仍具有2.8 MPa的粘接强度，展示出优异的宽温域耐受性。当处于不同溶剂环境中时，PETA10经水、人工海水、酸、正己烷、乙醇浸泡24 h后，强度保留率均超过70%（图3）。对不锈钢（14.8 MPa）、铝（7.0 MPa）、黄铜（10.5 MPa）和木材（6.3 MPa）的粘接均表现优异，其中不锈钢粘接强度全面超越3M-3799Q、EVA热熔胶、Gorilla胶等市售产品（图4）。

  2026年6月25日，该工作以“Upcycling Plastic Waste into High-Performance Supramolecular Adhesives via Titanium-Catalyzed Molecular Reconstruction”为题发表在《Macromolecules》上（Macromolecules 2026）。文章共同第一作者为华南理工大学前沿软物质学院博士生张帅与博士后石作文。王号兵教授为通讯作者。该研究得到广东省基础与应用基础研究基金、广东省引进创新研发团队、珠江人才引进计划、广州市科技项目、中石油创新基金、小米基金会的支持。

图3 PETA10粘结不锈钢片的重复粘接、抗溶剂、耐高温低温测试

图4 PETA10与商业粘合剂对比

  本研究成功将废弃PET瓶片直接转化为高性能超分子粘合剂，其性能不仅达到甚至超过多数商业石油基粘合剂，同时具备可重复使用、耐候性强、原料廉价易得等突出优势。该工作为“塑料废物-高附加值功能材料”的升级循环提供了切实可行的技术路径，也展示了多组分协同（刚柔平衡、超支化拓扑、多重非共价键）在粘合剂设计中的巨大潜力。团队此前已在双钛催化酯交换回收PET方面积累了系列成果（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202505024），本工作进一步将催化重构与生物质功能化相结合，为下一代绿色粘合剂的工业化开发奠定了坚实基础。