塑料现已深度融入现代社会，但全球塑料产能的快速扩张带来了严峻的环境污染问题。历经数十年的研究，高分子的高效回收依旧是行业重大难题。传统机械回收会造成材料性能劣化、降级回用。化学可循环高分子应运而生，成为极具前景的解决方案。其中，一种主流闭环化学回收思路是在聚合物合成阶段，将可降解结构单元引入高分子主链（图1）。共聚反应便是向高分子主链嵌入可断裂单元的有效手段。这些可降解链段可在特定条件下被选择性切断，使聚合物转化为可重新利用的低聚物。该策略优势明显：它能够以模块化、便捷的方式，将可断裂化学键整合至高分子链中，并灵活调控最终材料的分子结构与宏观性能。本团队在该领域前期已有系列工作积累(Nat. Synth.2022, 1, 956-966; CCS Chem. 2025, 7, 883-892; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202507257; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202311733;Angew. Chem. Int. Ed.2022, 61, e202203796)。

图1. 化学循环闭环方式

  近日，中国科学技术大学陈昶乐教授、司桂福副研究员与安徽大学陈敏教授提出了一种基于动态狄尔斯-阿尔德（Diels–Alder，DA）化学构筑可降解双重闭环可循环聚烯烃的合成策略。

  2026年8月12日，该研究以“Dynamic Diels–Alder Chemistry toward Degradable and Dual Closed-Loop Recyclable Polyolefins” 为题发表在Angew. Chem. Int. Ed. 期刊上（VIP论文）。论文第一作者为安徽大学硕士生马欢欢和谭忱研究员。

  该循环过程无需额外化学试剂，原子利用率可达 100%，既规避了后续提纯工序、简化多次回用流程，也大幅拓展了闭环回收技术的适用范围。本研究依托开环易位聚合（ROMP）高效可控、分子结构可调的优势，设计蒽基环状 DA 二聚体单体，用以制备闭环可循环、可降解聚烯烃。系统探究环状单体结构对聚合 / 解聚行为、聚合物力学性能与热学性能的影响规律。

  在共聚体系中，调节聚合过程环状单体投料配比，可精准控制主链内嵌 DA 二聚单元的摩尔占比以及共聚物分子量。基于DA反应与retro-DA反应的动态可逆特性，本文探究了含蒽二聚体共聚体系的光触发降解与闭环循环性能（图2）。在265 nm光条件下开展光降解实验，通过核磁实时监测分子结构演变。核磁测试结果证实，光照6 h内体系持续生成蒽封端低聚物，经定量积分计算，共聚物体系中蒽二聚体的降解效率达38.6%。通过GPC追踪聚合物分子量动态变化，进一步验证了材料的光降解行为。聚合物分子量在光照后大幅下降：初始分子量为137.3 kDa，265 nm光照30 min后快速降至14.8 kDa，光照6 h后进一步降至6.3 kDa，整体分子量降幅达20倍，充分证明该共聚物具备优异的光降解性能，且实验分子量与理论计算结果高度吻合。DA反应的动态可逆共价键特性，赋予了共聚物闭环循环与结构重构能力。共聚物经265 nm光照降解后，生成的低聚物仍具备分子间二聚能力；切换365 nm光照条件，低聚物可重新键合形成含蒽二聚体的原始共聚物，实现聚合物结构闭环重构。对共聚物开展多轮交替光照循环测试（265 nm降解、365 nm重构），结果显示三轮循环中，每轮光降解效率均保持稳定，降解产物均可完全重构为原始聚合物。循环后聚合物的分子量、力学性能与初始样品基本一致，证明材料具备优异的可重复光循环稳定性。

图2. 共聚物的光触发逆狄尔斯-阿尔德降解与闭环循环性能

  与含蒽二聚体共聚物类似，本文制备的均聚物同样具备光降解特性，可实现光响应闭环循环。除此之外，利用钌催化烯烃易位反应的可逆特性，作者还开发了第二种循环路径，完善了聚合物闭环循环体系。为验证化学闭环循环性能，在25 ℃温和条件下，采用4 mol% Grubbs 催化剂、二聚重复单元浓度6.7 mM的条件，对聚合物进行解聚实验。聚合物可高效发生关环易位解聚，生成小分子产物。核磁氢谱与薄层色谱监测结果证实，解聚产物以单体为主。回收的单体可再次通过开环易位聚合制备高分子量聚合物，实现“聚合物-单体-聚合物”的可持续闭环循环。本研究利用两套可逆反应体系——光控DA/逆DA反应、钌催化可逆烯烃易位介导的开环聚合/关环解聚反应，构建了通用性极强的聚合物双重闭环循环平台。通过联用两种独立的动态化学机制，可在温和条件下精准实现聚合物的可控降解与结构重构，成功实现材料的双重闭环回收（图3）。

图3. 均聚物双重循环研究

  综上，本文结合动态DA化学与蒽基环状单体可控开环易位聚合，建立了简易高效的可降解、双重可循环聚烯烃制备方法，系统探究了单体结构、投料比对聚合行为，材料力、热性能以及降解的影响规律。该工作到了中国科学院战略性先导科技专项项目（XDA0540100），国家自然科学基金（22401272, U25A20249，U25D9008）和中国科学院青年科学家基础研究项目（YSBR-094）的资助。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.3700101