王玉忠院士：聚烯烴、聚酯、混雜高分子、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂的化學升級回收

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8月29日，四川大學王玉忠院士團隊在《高分子學報》發表專論：《高分子材料的化學升級回收》

文章概述：

高分子材料的回收按回收目的不同，可分爲物質回收(matter recovery)和能量回收(energy recovery).其中，能量回收主要是通過焚燒回收熱能；物質回收的方式有多種：分爲物理(機械)回收(mechcycling/physcycling)、化學回收(chem-cycling)、物理(機械)化學回收(physchemcycling/mechchemcycling)和生物回收(biologcycling). 近年來，學界和產業界開始關注回收產物的品質、性能或價值(包括經濟/環境價值)，根據回收產物的這些指標高低，分爲“升級回收”(upcycling)和“降級回收”(downcycling)；當回收產物爲被回收物的原料聚合物或聚合單體(再聚合成原料聚合物)時，則稱爲“循環回收”(recycling/closed-loop recovery)，前者稱爲物理循環回收(產業界也稱爲“物理/機械再生”) (mechanical/physical recycling)，後者稱爲化學循環回收(產業界也稱爲“化學再生”)(chemical recycling). 不同的回收方式均可能實現升級回收(即以高值化利用爲目標的回收)和循環回收.

從高分子材料的可持續發展角度考慮，最佳的回收方式是高分子材料的循環回收，即能百分之百地回收其聚合單體/聚合物. 儘管通過物理/機械回收可以回收原料聚合物，實現物理循環回收，簡單易行，是目前主要採用的回收方法，但回收的聚合物性能往往被劣化；另一方面，儘管通過化學回收方法可以將被回收的高分子材料解聚爲其聚合單體，再聚合爲其聚合物，實現化學循環回收，可做到回收聚合物與原聚合物性能無差異的反覆循環，但並非所有高分子材料都能通過經濟有效的方式解聚爲其聚合單體而實現化學循環回收.因此，致力於回收產物的品質、性能或價值獲得提升的高分子材料升級回收(表1)越來越受到關注.

文章在提出的高分子材料回收方法分類的基礎上，重點討論了化學回收，特別是以提高回收產物的品質、性能和價值爲導向的化學升級回收，總結和評述了量大面廣的典型熱塑性高分子材料、熱固性高分子材料和混雜高分子材料體系的化學升級回收的研究現狀，介紹了作者團隊近年來在該領域的研究新進展，並對未來發展進行了展望. 與高分子材料的物理回收相比，化學回收具有方法多樣化、可設計性強，回收產物因高分子結構和條件控制不同(化學鍵的選擇性斷裂)而異等特點，因此化學回收比物理回收更具實現升級回收的潛力。

文章主體（詳情請下載報告） ：

1、熱塑性高分子材料的化學升級回收

1.1 聚烯烴的化學升級回收

1.2 聚酯的化學升級回收 2 熱固性高分子材料的化學升級回收 2.1 環氧樹脂的化學升級回收 2.2 不飽和聚酯樹脂的化學升級回收 3 混雜高分子材料的化學升級回收

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結語

爲保證高分子材料的可持續發展以及我國“雙碳”目標的實現，高分子材料的回收利用將成爲現在乃至未來高分子領域的研究重點. 然而不同於小分子化學反應，高分子材料的化學回收過程除化學鍵的斷裂外，還與材料組成和聚集態結構緊密相關. 高分子材料的化學升級回收應以應用爲導向，發展基於降解與重構爲基礎的新原理與新方法，豐富現有高分子材料回收理論體系，努力做到過程的綠色環保，最大限度地減少升級回收所需的能耗，提高回收產品的替代潛力及市場接受度，以匹配廢棄高分子材料的巨大體量.

在熱塑性高分子材料化學升級回收研究方面，目前關注於聚烯烴降解回收化工原料，然而催化劑的高效選擇性、催化原理，新的催化反應仍然是亟需探索的問題. 而對於熱塑性聚酯而言，降解方法與功能/高性能化的適應性調節是今後需要關注的研究方向. 對於熱固性高分子材料，降解過程中的傳質、傳熱是影響樹脂降解速率、產物可控性的重要因素，溶劑的多種參數，如溶解度參數，黏度、滲透性等均對樹脂微觀形貌變化有影響，因此預處理試劑與樹脂之間的相互作用機理需要進一步探討. 對於纖維增強樹脂複合材料，爲了回收高質纖維，需要對未粉碎的廢料進行降解，這勢必將增加回收難度，影響反應試劑的傳質過程，降低反應效率，因此仍然需要進一步探索綠色高效的催化降解體系. 除纖維增強高分子樹脂基複合材料外，含有其他添加劑(如增塑劑、阻燃劑)的高分子材料混雜體系，其回收利用更爲複雜，難度更大. 因此，需針對不同種類與性質的添加劑，結合高分子基材的結構特點，建立含有各類添加劑的混雜高分子材料升級回收新途徑.

王玉忠 教授

王玉忠，男，1961年生，中國工程院院士。現任四川大學化學學院教授。創建了環保型高分子材料國家地方聯合工程實驗室、新型防火阻燃材料開發與應用國家地方聯合工程研究中心、省部共建環境與火安全高分子材料協同創新中心等國家和省部研究平臺。主要從事環境友好高分子材料研究，在高分子材料綠色阻燃高性能化、生物基與生物降解高分子材料、高分子材料循環與升級回收等領域取得了系統的基礎和應用研究成果。發表的論文近10年SCI他引超過2萬次，3項基礎研究成果入選《國家自然科學基金資助項目優秀成果選編》；獲授權發明專利160餘件，專利實施應用取得顯著經濟效益。作爲第一完成人，獲得包括國家自然科學獎、國家技術發明獎和國家科技進步獎三大獎在內的國家和省部科技成果獎13項；獲何樑何利科技進步獎、四川省最高科技獎、四川省教書育人名師、優秀研究生指導教師、四川大學首屆“最受學生歡迎教師獎”等榮譽，帶領的團隊入選教育部創新團隊和“全國高校黃大年式教師團隊”。

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信息來源：高分子學報

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