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青島能源所發(fā)展廢棄聚乳酸塑料降解再聚合化學(xué)循環(huán)策略

來(lái)源:青島能源所      2022-02-18
導(dǎo)讀:近日,青島能源所王慶剛研究員帶領(lǐng)的催化聚合與工程研究組發(fā)展了一種聚合物降解再聚合的升級(jí)化學(xué)循環(huán)新策略,以“聚合物到聚合物”的方式成功實(shí)現(xiàn)了聚乳酸廢棄物到新聚乳酸材料的循環(huán)再利用過(guò)程。

目前,可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。近年來(lái),隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高以及國(guó)家“禁塑令”與“雙碳”政策的不斷推動(dòng),可降解材料迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。其中,聚乳酸作為典型的可再生原料(淀粉)來(lái)源的高分子材料,正逐步發(fā)展成為社會(huì)所必需的基礎(chǔ)性大宗材料。與此同時(shí),使用完的聚乳酸材料的后處理問(wèn)題也引起了人們關(guān)注。雖然聚乳酸可以在自然界中降解,但這一過(guò)程通常需要漫長(zhǎng)的時(shí)間和特定的降解條件,而且降解產(chǎn)物是二氧化碳與水,無(wú)法實(shí)現(xiàn)直接快速循環(huán)利用,本質(zhì)上是一種碳排放過(guò)程,也是資源的浪費(fèi)。通過(guò)化學(xué)循環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)聚乳酸的回收利用,提供了廢棄聚乳酸后處理的一種有效解決途徑。目前的研究大多是將廢棄聚乳酸轉(zhuǎn)化為乳酸烷基酯,但是通過(guò)這一過(guò)程循環(huán)獲得高分子量聚乳酸材料,需要將乳酸烷基酯水解成乳酸、預(yù)聚成低聚物、二聚成丙交酯然后聚合獲得聚乳酸,這些方法雖然可行,但成本昂貴且效率低(如圖1所示)。因此,實(shí)現(xiàn)直接將廢棄聚乳酸材料轉(zhuǎn)化為新聚乳酸材料具有重要的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。

  圖1 聚乳酸循環(huán)策略

  近日,青島能源所王慶剛研究員帶領(lǐng)的催化聚合與工程研究組發(fā)展了一種聚合物降解再聚合的升級(jí)化學(xué)循環(huán)新策略(“DE-RE polymerization” strategy),以“聚合物到聚合物”的方式成功實(shí)現(xiàn)了聚乳酸廢棄物到新聚乳酸材料的循環(huán)再利用過(guò)程(如圖2所示)。該策略的反應(yīng)條件溫和,副反應(yīng)少,減少了完全重新生產(chǎn)聚乳酸的原料消耗,最大程度的提高了聚乳酸的回收再利用效率。在再聚合過(guò)程中,通過(guò)加入不同類型單體可以獲得性質(zhì)各異的最終材料。該成果為聚乳酸的循環(huán)提供了一種新的解決思路,促進(jìn)了可持續(xù)社會(huì)的發(fā)展。此外,該策略不僅在化學(xué)回收方面有效,在聚合物的改性和合成方面都具有廣闊的發(fā)展前景。


  圖2 聚乳酸降解再聚合化學(xué)循環(huán)策略

  該部分成果已經(jīng)申請(qǐng)發(fā)明專利,并近期以“A “polymer to polymer” chemical recycling of PLA plastics by “DE-RE polymerization” strategy.”為題發(fā)表在高分子領(lǐng)域權(quán)威期刊Macromolecules上,博士研究生楊茹琳為該論文第一作者。該工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省人才工程基金等項(xiàng)目的支持。(文/圖 楊茹琳 徐廣強(qiáng))

  原文鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.macromol.1c02085

  Rulin Yang, Guangqiang Xu,* Bingzhe Dong, Hongbin Hou, and Qinggang Wang*, A “Polymer to Polymer” Chemical Recycling of PLA Plastics by the “DE?RE Polymerization” Strategy. Macromolecules, DOI: 10.1021/acs.macromol.1c02085.


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