近年来，为了避免石油基聚合物带来的“白色污染”，可化学循环聚合物得到了快速发展，大量的可化学循环热塑性塑料被开发出来，然而，完全可化学循环的热塑性弹性体（TPE）的研究仍处于空白。随着TPE市场规模的大幅增长，为了避免塑料污染问题的再次发生，迫切需要设计具有完全化学可回收性的TPE，然而，这需要面临以下三方面的挑战：1）产生的新型可化学循环TPE需要与商品化TPE性能相当；2）产生的新型可化学循环TPE能选择性地完全解聚为纯净的聚合前体；3）建立有效的聚合方法直接转化回收（避免额外的分离纯化）的单体混合物为新的、性能优于原TPE的可化学循环TPE。

  近日，大连理工大学徐铁齐教授团队，利用生物质来源的δ-戊内酯（δVL）及其衍生物α-烷基-δ-戊内酯（α^RVL）构建了一系列表现出典型热塑性弹性体行为的聚酯基三嵌段共聚物（tri-BCPs）（图1）。其不仅具有完全的化学可回收性，而且具有优异的力学性能，拉伸试验表明，其具有优异的断裂伸长率（1041 ± 20 %），出色的拉伸应力（29.7 ± 1.9 MPa）以及优异的韧性（135 ± 8.2 MJ m^-3），其韧性比商业聚烯烃基TPE高2.5-3.8倍（图2）。

图2.PVL-b-Pα^MeVL-b-PVL tri-BCPs的力学性能。

图4. 在不同放大倍数下tri-BCP薄膜表面的AFM图像

  这项研究实现了热塑性弹性体的完全可回收性和优异力学性能的统一，从tri-BCP到 penta-BCP的转化为构建可完全化学循环热塑性弹性体材料提供了新思路。该工作以“Fully recyclable and tough thermoplastic elastomers from simple bio-sourced δ-valerolactones”为题发表在《Nature Communications》上。文章第一作者是大连理工大学马凯博士。该研究得到国家自然科学基金委的支持。

  原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-52229-1

  下载：Fully recyclable and tough thermoplastic elastomers from simple bio-sourced δ-valerolactones