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  王玉忠院士于1994年創(chuàng)建四川大學(xué)環(huán)境友好高分子材料研究團(tuán)隊(duì)（FBR團(tuán)隊(duì)），從過(guò)去主要關(guān)注高分子材料火安全問(wèn)題，開(kāi)始致力于解決量大面廣的有機(jī)高分子材料在“原料－合成/聚合—加工/成形－制品—使用—廢棄”全生命周期中所面臨的資源與環(huán)境問(wèn)題、以及使用安全問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已形成以高分子材料綠色阻燃高性能化（F）、生物基與生物降解高分子材料（B）、高分子材料循環(huán)與升級(jí)回收（R）三大主要研究方向。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了環(huán)保型高分子材料國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室、新型防火阻燃材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心、教育部工程研究中心和環(huán)境與火安全高分子材料省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心、高等學(xué)校“環(huán)境與火安全材料”學(xué)科創(chuàng)新引智基地 (“111計(jì)劃”，與國(guó)外許多大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)建立了多種形式的合作關(guān)系)等7個(gè)國(guó)家/省部創(chuàng)新平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)入選教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和“全國(guó)黃大年式教師團(tuán)隊(duì)”，為科技創(chuàng)新、學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)發(fā)揮了重要作用。

  團(tuán)隊(duì)自上個(gè)世紀(jì)90年代起，就開(kāi)始致力于高分子材料循環(huán)與升級(jí)回收研究，針對(duì)量大面廣的高分子材料，分別從末端著手開(kāi)展廢棄高分子材料綠色轉(zhuǎn)化和從源頭著手設(shè)計(jì)可回收高分子材料兩種策略開(kāi)展研究。設(shè)計(jì)合成了具有高單體回收率的可反復(fù)循環(huán)利用完全生物降解高分子材料，成為解決一次性使用塑料制品廢棄物造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)的最有效途徑；提出了從廢棄高分子材料到功能/高性能材料直接轉(zhuǎn)化新理念，發(fā)展了高效降解-原位高性能化再生及超分子重構(gòu)等新方法、微波溶脹可控致孔及介質(zhì)強(qiáng)化溫和高效選擇性降解技術(shù)，突破了傳統(tǒng)回收領(lǐng)域中反應(yīng)條件苛刻、效率低、產(chǎn)物分離純化困難，附加價(jià)值低的技術(shù)瓶頸；在中國(guó)工程院化工、冶金與材料學(xué)部的大力支持下發(fā)起并成功主辦了六屆“高分子材料循環(huán)與升級(jí)回收論壇”，并通過(guò)承擔(dān)“固體廢棄物循環(huán)利用體系構(gòu)建與低碳發(fā)展戰(zhàn)略”等工程院重點(diǎn)咨詢項(xiàng)目等方式，向國(guó)家獻(xiàn)言獻(xiàn)策，為推動(dòng)高分子材料可持續(xù)發(fā)展，助力國(guó)家“雙碳”目標(biāo)發(fā)揮了重要作用。

  2023年度，團(tuán)隊(duì)在高分子材料循環(huán)與升級(jí)回收（R）方向取得了新的進(jìn)展，新增國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目和課題各1項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目課題1項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金委面上/青年科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)博士后基金項(xiàng)目等科研項(xiàng)目6項(xiàng)；圍繞風(fēng)電葉片、聚烯烴塑料、廢舊紡織品的回收以及可回收功能/高性能高分子材料等方面開(kāi)展了系列研究工作，在Adv. Mater.（1篇）、Angew. Chem. Int. Ed.（2篇）、Mater. Today （1篇）、Mater. Horiz. （2篇）、EcoMat （1篇）、Macromolecules （2篇）、Chem. Eng. J. (1篇）、ACS Mater. Lett. （1篇）、J. Hazard. Mater. （1篇）、Green Chem. （2篇）等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表文章31篇；申請(qǐng)/授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利11件。現(xiàn)將2023年在R方向的代表性成果展示如下：

一．熱固性高分子材料的回收

1.環(huán)氧樹(shù)脂及其復(fù)合材料的回收

  環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的力學(xué)性能、電絕緣性能、粘接性能及化學(xué)穩(wěn)定性等，被廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料、電子封裝材料、涂料和粘合劑等領(lǐng)域。近年來(lái)，由于全球?qū)︼L(fēng)能等新能源的需求不斷增加，用于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。隨著這些材料的大量退役，環(huán)氧樹(shù)脂及其復(fù)合材料的回收引起了廣泛關(guān)注。然而熱固性樹(shù)脂致密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及化學(xué)惰性增加了環(huán)氧樹(shù)脂的回收難度，如何從環(huán)境保護(hù)和資源利用角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)脂及其復(fù)合材料的綠色高效高值化回收利用，是目前面臨的一大挑戰(zhàn)。團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)邀在《Materials Today》期刊上發(fā)表題為“Recovery of epoxy thermosets and their composites”的綜述文章（Materials Today, 2023, 64:72-97）。文章總結(jié)了近年來(lái)環(huán)氧樹(shù)脂及其復(fù)合材料的回收研究現(xiàn)狀，分析了不同回收策略與方法的特點(diǎn)，特別基于團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)，提出了回收策略與方法術(shù)語(yǔ)使用建議，指出環(huán)氧樹(shù)脂及其復(fù)合材料在回收過(guò)程中需要關(guān)注的問(wèn)題，包括降解過(guò)程的傳質(zhì)和傳熱、分離過(guò)程的溶劑效應(yīng)、在回收設(shè)計(jì)中應(yīng)充分利用廢棄物各組分以及重視升級(jí)回收的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保性等。在此基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂及其復(fù)合材料的未來(lái)挑戰(zhàn)和前景進(jìn)行了展望。

  原文鏈接：https://doi.org/ 10.1016/j.mattod.2022.12.005

  針對(duì)目前熱固性樹(shù)脂回收條件苛刻，產(chǎn)物組分復(fù)雜，再利用率及再利用價(jià)值低的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)聚焦目前耐溫等級(jí)高的熱固性樹(shù)脂—熱固性聚酰亞胺，提出了一種溫和、高效的全回收策略，不僅實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)試劑、增強(qiáng)材料、基體樹(shù)脂的全回收，而且實(shí)現(xiàn)了樹(shù)脂降解產(chǎn)物的直接、全部、高值、可持續(xù)再利用（Advanced Materials, 2023, 2310779）。以乙醇胺為親核試劑，通過(guò)選擇性斷裂酰亞胺環(huán)中的C-N鍵，在降解產(chǎn)物（DPETI）中引入大量羥基、氨基以及酰胺鍵，利用活潑基團(tuán)間的超分子相互作用，賦予DPETI優(yōu)異的粘附性及可反復(fù)循環(huán)使用性。在室溫下，粘結(jié)強(qiáng)度可達(dá)1.84 MPa，優(yōu)于商用EVA和APAO粘合劑；在-196 ?C的極端條件下，DPETI的粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)2.22 MPa，且可穩(wěn)定使用超過(guò)10個(gè)循環(huán)，優(yōu)于目前報(bào)道的絕大多數(shù)耐低溫粘合劑。分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果顯示，DPETI在低溫時(shí)的內(nèi)聚能及界面能均高于25°C時(shí)的值，因此DPETI的粘結(jié)強(qiáng)度隨著溫度的降低反而顯著增加。原子力顯微鏡進(jìn)一步監(jiān)測(cè)了DPETI與基材間的相互作用，變溫紅外則證明了DPETI中存在大量氫鍵。在碳纖維增強(qiáng)熱固性聚酰亞胺回收中，回收碳纖維表面干凈、無(wú)損傷且依然保持編織結(jié)構(gòu)，拉伸強(qiáng)度為原始纖維的96.8%。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202310779

  隨著電子電器、汽車飛機(jī)及風(fēng)電葉片的大量退役，迫切需要開(kāi)發(fā)熱固性樹(shù)脂的回收利用技術(shù)。但由于樹(shù)脂致密的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反應(yīng)需要在苛刻的條件下進(jìn)行，選擇性差，降解產(chǎn)物復(fù)雜，利用率低。團(tuán)隊(duì)利用混合溶劑效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了環(huán)氧樹(shù)脂的溫和氧化降解（Green Chemistry, 2023, 25, 14: 5566-5574）。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以乙腈（CAN）和水作為混合溶劑，硝酸鈰銨作為氧化劑，在室溫下即可實(shí)現(xiàn)熱固性樹(shù)脂的完全降解，相較于單一溶劑，降解率提升了25倍，且無(wú)需進(jìn)行溶脹預(yù)處理。這一發(fā)現(xiàn)打破了熱固性樹(shù)脂降解反應(yīng)需要在苛刻條件下進(jìn)行的規(guī)律。混合溶劑對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂氧化降解具有多重促進(jìn)作用，包括促進(jìn)樹(shù)脂溶脹強(qiáng)化傳質(zhì)，提高氧化劑的氧化性以及增強(qiáng)氧化劑的溶解性。樹(shù)脂在混合溶劑體系中的溶脹行為與單一溶劑體系有很大不同，其溶脹規(guī)律與溶解度參數(shù)不能很好匹配，主要受有機(jī)溶劑與樹(shù)脂，以及水與有機(jī)溶劑的相互作用能的影響。該研究對(duì)于開(kāi)發(fā)熱固性樹(shù)脂的高效降解體系具有很好的借鑒作用，也為混合溶劑效應(yīng)研究提供了新的視角。

4.不飽和聚酯樹(shù)脂的溶劑促選擇性水解回收 

  不飽和聚酯樹(shù)脂（UPR）在軌道交通、綠色建筑、風(fēng)電等領(lǐng)域的需求逐年增長(zhǎng)，其回收利用是亟待解決的難點(diǎn)問(wèn)題。相較于醇解，堿性水解較易實(shí)現(xiàn)酯基的轉(zhuǎn)化，受到研究者的重視。然而目前UPR水解回收研究存在反應(yīng)條件苛刻（超/亞臨界水）、堿用量大（＞20倍理論量）及產(chǎn)物分離過(guò)程復(fù)雜等問(wèn)題。基于此，團(tuán)隊(duì)建立了THF-水/堿UPR水解體系，在100 ^oC和僅含2 倍理論堿用量下反應(yīng)10 h，即可實(shí)現(xiàn)UPR完全水解（Journal of Hazardous Materials，2023, 453, 131423）。且由于多羧酸鹽產(chǎn)物在混合溶劑中的溶解性低，可從體系中自析，從而簡(jiǎn)化了產(chǎn)物的分離過(guò)程。UPR轉(zhuǎn)化為Mw為1.9萬(wàn)的聚（苯乙烯-馬來(lái)酸）大分子和純度達(dá)94.94 %的鄰苯二甲酸。THF-水混合溶劑對(duì)UPR水解的促進(jìn)作用是二者協(xié)同作用的結(jié)果。THF作為一種非質(zhì)子溶劑，不直接參與降解反應(yīng)和改變反應(yīng)的熱力學(xué)平衡，但在降解初期通過(guò)溶劑化破碎UPR，提升了傳質(zhì)效率；而體系中少量水的存在則促進(jìn)了部分水解的UPR聚合物網(wǎng)絡(luò)的溶脹，使傳質(zhì)效率進(jìn)一步提升，從而降低反應(yīng)條件，并大大減少對(duì)KOH的需求量。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131423

二．熱塑性高分子材料的回收

  聚烯烴和聚酯是量大面廣的兩類熱塑性高分子樹(shù)脂，本年度團(tuán)隊(duì)圍繞聚烯烴氧化降解及聚酯塑料循環(huán)及升級(jí)回收，以及廢舊紡織品的高效溫和選擇性解聚回收單體等方面開(kāi)展研究工作，代表性研究成果如下：

塑料

  針對(duì)現(xiàn)有化學(xué)回收方法溶劑消耗大、再生產(chǎn)品附加值低等問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)提出了一種綠色無(wú)溶劑的廢舊PET化學(xué)升級(jí)回收制備抗紫外功能材料的新策略，即反應(yīng)型二苯乙炔功能單體通過(guò)微醇解和再聚合的一鍋酯交換反應(yīng)原位共聚到廢舊PET的大分子鏈中。二苯乙炔基團(tuán)吸收短波高能紫外線，然后釋放長(zhǎng)波低能熒光；同時(shí)，紫外線誘導(dǎo)的二苯乙炔基團(tuán)之間的化學(xué)光交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生擴(kuò)展的π-共軛體系，導(dǎo)致紫外線吸收帶發(fā)生紅移（由于HOMO-LUMO間隙減少）并形成PET鏈之間的化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)（增加了鏈間相互作用力）。因此，隨著高強(qiáng)度紫外線輻射時(shí)間的增加，升級(jí)回收PET表現(xiàn)出“反向增強(qiáng)”（即不降反升）的抗紫外線能力和拉伸強(qiáng)度，突破了傳統(tǒng)高分子材料在長(zhǎng)時(shí)間紫外線照射下不可避免的發(fā)生光降解和性能下降的難題。該工作發(fā)表在Angewandte Chemie-International Edition（2023, 62, e202314448），并被遴選為VIP論文（Very Important Paper）。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202314448

  作為產(chǎn)量最大的熱塑性聚合物，聚烯烴的生產(chǎn)和使用產(chǎn)生了大量的廢棄物，而由于其惰性的C-C和C-H鍵，這些廢棄物很難通過(guò)低成本或高效節(jié)能的回收方式轉(zhuǎn)化為單體或高價(jià)值化學(xué)品。近年來(lái)，研究者們開(kāi)發(fā)了一些新的催化體系和串聯(lián)反應(yīng)，選擇性活化惰性C-C或C-H鍵，但在溫和條件下將廢棄聚烯烴高效轉(zhuǎn)化為高價(jià)值化學(xué)品仍然極具挑戰(zhàn)性。團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種廢棄聚丙烯（PP）升級(jí)回收新策略，通過(guò)氧化-熱裂解耦合反應(yīng)，在80 ^oC下加熱5 min，即可將PP轉(zhuǎn)化為端基官能化的長(zhǎng)鏈脂肪烴（Materials Horizons，2023, 10(9), 3694-3701）。這些端基官能化的低聚物可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化合成表面活性劑，聚合物單體等，是具有廣泛應(yīng)用前景的高值化學(xué)品。研究提出了氧化誘導(dǎo)PP水相降解新機(jī)制。快速的升溫和降溫過(guò)程提高了PP自由基降解過(guò)程中β-裂解的選擇性，較短的加熱時(shí)間抑制了產(chǎn)物進(jìn)一步發(fā)生脫氫、氣化和裂解等副反應(yīng)，從而高收率高選擇性地生成端基功能化長(zhǎng)鏈脂肪烴。該方法同樣對(duì)實(shí)際PP制品有良好的降解效果，表現(xiàn)出很好的普適性。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D3MH00737E

  脂肪族聚環(huán)酯的熱解聚回收通常需在較高溫度條件下進(jìn)行，容易發(fā)生一些不利的副反應(yīng)，例如形成大環(huán)化低聚物、丙交酯單體消旋等。尤其是在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，聚合物制品中往往還需要加入各種添加劑或通過(guò)共聚、共混、復(fù)合等多種形式進(jìn)行改性，這都進(jìn)一步增加了解聚回收的難度。針對(duì)這一問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了Br?nsted-Lewis雙酸性離子液體/多羥基化合物體系用于催化PPDO/淀粉復(fù)合物的高效解聚閉環(huán)循環(huán)（Green Chemistry, 2023, 25, 5517-5525）。高沸點(diǎn)的季戊四醇（PER）加入離子液體中，可以顯著提高單體收率和解聚反應(yīng)的選擇性。結(jié)果表明，PPDO可以在僅僅8 min內(nèi)幾乎完全轉(zhuǎn)化為高純度PDO單體。回收的雙酸離子液體/PER體系可以重復(fù)使用，在5次循環(huán)實(shí)驗(yàn)中，PDO單體的收率始終大于99%，純度保持在99.7%以上。解聚回收的PDO單體以及回收淀粉可再次用于制備高性能PPDO/淀粉復(fù)合物，實(shí)現(xiàn)完全的閉環(huán)循環(huán)。通過(guò)能源經(jīng)濟(jì)系數(shù)、環(huán)境系數(shù)和環(huán)境能源影響系數(shù)等多方面評(píng)價(jià)該解聚方法，均表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)，是一種綠色的化學(xué)循環(huán)回收方法。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/d3gc00625e 

紡織品

  針對(duì)復(fù)雜混紡中各組分化學(xué)解聚機(jī)制和相互影響規(guī)律不明晰等問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)從生產(chǎn)生活中廣泛存在的滌氨混紡織物出發(fā)，定性和定量地研究了氨綸對(duì)滌綸化學(xué)回收的影響，并對(duì)聚氨酯的醇解提出了新的見(jiàn)解。研究表明含量?jī)H為6%的氨綸使滌綸再生單體對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）回收率下降32.4%，且回收的乙二醇色度不再符合工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本研究揭示了氨綸結(jié)構(gòu)中氨酯鍵醇解過(guò)程中的酰胺酯化反應(yīng)，而文獻(xiàn)報(bào)道僅存在酯交換反應(yīng)。這一新見(jiàn)解不僅打破了對(duì)聚氨酯醇解的固有認(rèn)知，而且通過(guò)進(jìn)一步利用這種酰胺酯化反應(yīng)，將氨綸化學(xué)升級(jí)回收為高附加值化學(xué)品4 ,4’-二氨基二苯基甲烷和2-咪唑烷酮，實(shí)現(xiàn)了滌綸和氨綸的化學(xué)全回收。該工作發(fā)表在Green Chemistry (2023, 25, 245-255)，成為“Green Chemistry Hot Articles”。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D2GC03663K

  從廢舊滌綸混紡中水解制備對(duì)苯二甲酸（TPA）單體是一種很有前途的化學(xué)回收方法，可以作為目前石化路線制備TPA路線的補(bǔ)充。目前滌綸混紡中滌綸的回收通常采用分離預(yù)處理后再進(jìn)行解聚，額外的分離與溶劑回收步驟增加了能耗及廢液量。直接選擇性解聚滌綸混紡中的滌綸得到TPA，同時(shí)與其他組分分離，可大大節(jié)約能耗與成本。團(tuán)隊(duì)發(fā)展了混合溶劑DCM/EtOH體系，可在環(huán)境溫度下實(shí)現(xiàn)PET的高效水解與分離（Chemical Engineering Journal, 2023, 470, 144032），其中DCM的加入改善了PET的界面?zhèn)髻|(zhì)，在PET降解過(guò)程中具有致孔作用，在微波輔助下致孔效果更加顯著，從而大大加快了傳質(zhì)，提高了PET的降解效率，同時(shí)得到高產(chǎn)率和高純度的TPA。針對(duì)組成復(fù)雜的PET混雜材料，如滌棉混紡、滌氨混紡、有色PET瓶片以及PET/PE包裝膜等，該溶劑體系均可實(shí)現(xiàn)PET的選擇性水解和非滌組分的完整保留。該方法解決了傳統(tǒng)方法中PET混雜材料前期分離處理步驟繁瑣的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了一鍋法降解滌綸和非滌組分的全回收，通過(guò)與已有文獻(xiàn)比較，該體系的環(huán)境能源因子較低，說(shuō)明其在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益上具有一定的優(yōu)勢(shì)。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144032

  聚酰胺-6（PA6），又稱尼龍-6，因其化學(xué)穩(wěn)定性高、抗拉強(qiáng)度高、耐磨性好等特點(diǎn)，成為最常用的聚酰胺類高分子材料。然而，PA6及其相關(guān)制品的生產(chǎn)過(guò)程涉及顯著的溫室氣體排放，同時(shí)，不可生物降解的PA6產(chǎn)品廢棄后的不當(dāng)處置不僅會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來(lái)潛在的負(fù)面影響，而且也會(huì)造成巨大的資源浪費(fèi)。因此，通過(guò)綠色、簡(jiǎn)單、低成本的方法化學(xué)回收PA6為其可聚合單體?-己內(nèi)酰胺（?-CPL）是非常必要的，且仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。團(tuán)隊(duì)通過(guò)將兩種廉價(jià)易得的市售堿混合作為催化劑，成功實(shí)現(xiàn)了從PA6及其各種商業(yè)制品到單體?-CPL的高效熱解聚回收（Polymer, 2023, 22, 126201）。該回收方法不需要預(yù)處理、不使用任何溶劑、操作簡(jiǎn)單、易于規(guī)模化放大，得到的?-CPL收率高（~88%）、純度高（~97%）。通過(guò)對(duì)解聚過(guò)程、動(dòng)力學(xué)等研究，并結(jié)合DFT理論計(jì)算，結(jié)果表明堿催化的解聚涉及PA6中酰胺基團(tuán)的去質(zhì)子化，以及分子內(nèi)環(huán)化形成內(nèi)酰胺單元并隨后從鏈端離去的過(guò)程。此外，本研究首次實(shí)現(xiàn)了回收?-CPL到PA6的再聚合，且再生PA6的化學(xué)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能與原始PA6幾乎完全一致，從而完成了從PA6到?-CPL再回到PA6的閉環(huán)化學(xué)循環(huán)的概念驗(yàn)證。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.polymer.2023.126201

三．可回收的功能/高性能高分子材料

1.Diels-Alder鄰位分子工程構(gòu)建易回收高性能碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 

  雖然利用動(dòng)態(tài)共價(jià)化學(xué)策略可以解決傳統(tǒng)熱固性環(huán)氧樹(shù)脂及其碳纖維復(fù)合材料難回收的問(wèn)題，但制備的材料往往在熱/力學(xué)性能、阻燃性能以及樹(shù)脂重塑、復(fù)合材料修復(fù)和碳纖維回收效率等方面難以兼顧。為了解決上述問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)利用鄰位吸電子膦酸酯調(diào)控Diels-Alder（DA）反應(yīng)策略，制備了一種DA動(dòng)態(tài)交聯(lián)的抗蠕變/可持續(xù)的阻燃環(huán)氧樹(shù)脂及其碳纖維復(fù)合材料（EcoMat, 2023, 5 (9), e12388）。研究發(fā)現(xiàn)，引入膦酸酯降低了親雙烯體的LUMO能級(jí)，縮小了其與雙烯體的HOMO能級(jí)差，從而有利于提高DA反應(yīng)的活性和加成產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性（Texo為177 °C），在維持樹(shù)脂動(dòng)態(tài)可逆性的同時(shí)，提升了材料的抗蠕變性能；同時(shí)，樹(shù)脂基體的阻燃性能也得到了明顯改善，極限氧指數(shù)值（LOI）提高至29.5%，通過(guò)UL-94 V-0級(jí)。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202312638https://doi.org/10.1002/eom2.12388

  阻燃涂層在減輕易燃高分子材料的火災(zāi)威脅方面因其效果明顯等優(yōu)勢(shì)受到越來(lái)越多的關(guān)注，而克服阻燃涂層耐久性與可回收性之間的矛盾似乎是不可能完成的挑戰(zhàn)。大多數(shù)可逆涂層在高濕、高溫或長(zhǎng)期外擠壓等復(fù)雜應(yīng)用條件下耐久性差，而廢棄阻燃聚合物材料的處理是另一難題。團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種基于pH響應(yīng)可逆絮凝組裝的仿生策略（Materials Horizons, 2023, 10 , 4551），以實(shí)現(xiàn)阻燃涂層的高耐久性和可回收性。以柔性聚氨酯泡沫 (FPUF) 作為基材，將具有多個(gè)官能團(tuán)的柔性長(zhǎng)鏈聚合物像漁網(wǎng)一樣優(yōu)先覆蓋在基體表面，通過(guò)絮凝組裝捕獲活性阻燃納米材料，所得到的涂層在FPUF表面具有強(qiáng)大的氫鍵內(nèi)聚力和可控的微觀機(jī)械聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)，從而在復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境 (水下、化學(xué)暴露、熱液老化和長(zhǎng)期外擠壓) 中具有高的穩(wěn)定耐久性。這種具有氫鍵作用和機(jī)械互鎖結(jié)構(gòu)也可以通過(guò)簡(jiǎn)單的pH調(diào)節(jié)來(lái)破壞和重建實(shí)現(xiàn)涂層的反復(fù)拆卸/重組，拆卸效率為96%，回收效率為97%。此外，這種pH響應(yīng)絮凝組裝策略適用于多種無(wú)機(jī)粒子，以及在保持FPUF固有力學(xué)特性的同時(shí)，構(gòu)建了高效的阻燃抑煙涂層，涂層泡沫的峰值熱釋放速率和峰值煙釋放速率分別降低了52%和72%。這項(xiàng)工作將為具有耐用和可回收集成的功能涂層開(kāi)辟道路。

  原文鏈接:https://doi.org/10.1039/D3MH00720K

  通過(guò)物理共混或化學(xué)共價(jià)進(jìn)行阻燃處理以賦予材料高火安全性是降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的重要途徑，但因其難以分離導(dǎo)致廢棄阻燃材料處置面臨諸多難題。一方面，廢棄阻燃高分子材料因長(zhǎng)期老化使得阻燃劑發(fā)生分解、遷移、析出等對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害；另一方面，阻燃劑難以有效回收和循環(huán)利用導(dǎo)致資源浪費(fèi)。團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種具有高阻燃效率、環(huán)境耐受性和可完全循環(huán)回收的多功能納米阻燃劑（ACS Materials Letters, 2023, 5 , 1692）。通過(guò)含磷修飾生物多酚單寧，經(jīng)多重超分子作用快速構(gòu)建具有溶劑/溫度響應(yīng)可逆組裝特性的含磷-多酚納米球 (PPNs)，其在高溫、水、酸和表面活性劑溶液等多種苛刻環(huán)境中高度穩(wěn)定，但通過(guò)特定環(huán)境刺激下超分子作用的可逆失穩(wěn)和重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)從FPUF中的高效分離、再生和循環(huán)利用，回收率達(dá)96.7%。此外，基于多酚和含磷結(jié)構(gòu)潛在的自由基淬滅活性，提出“寬溫域自由基捕捉”的阻燃新方法，實(shí)現(xiàn)PPNs對(duì)FPUF熱解初期和燃燒階段鏈?zhǔn)阶杂苫母咝Р蹲剑唤Y(jié)合納米增強(qiáng)效應(yīng)，阻燃FPUF表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性、功能耐久性、抗老化性、高強(qiáng)度/韌性并保持高力學(xué)回彈。該工作首次實(shí)現(xiàn)高分子材料中多功能納米阻燃劑的完全循環(huán)回收，為阻燃劑高效率化設(shè)計(jì)、長(zhǎng)效使用、多功能集成和可持續(xù)發(fā)展提供新思路。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsmaterialslett.3c00403

  針對(duì)現(xiàn)有研究主要集中在單一改善結(jié)晶性能或提高韌性，團(tuán)隊(duì)提出了通過(guò)化學(xué)共聚“雜呋喃單元”實(shí)現(xiàn)可回收PET結(jié)晶性能與韌性同時(shí)改善的新策略。一方面，呋喃在結(jié)構(gòu)上與苯環(huán)類似，都屬于共軛結(jié)構(gòu)且鍵長(zhǎng)相近。因此，呋喃作為共聚酯鏈中的“雜單元”，起到均相成核作用并加速晶體生長(zhǎng)速率。另一方面，呋喃單元同時(shí)調(diào)節(jié)PET共聚酯的一級(jí)化學(xué)結(jié)構(gòu)、二級(jí)鏈構(gòu)象和三級(jí)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，使得共聚酯自發(fā)形成了長(zhǎng)程有序的“葉脈”狀結(jié)晶，進(jìn)而提高了共聚酯的沖擊韌性。僅需0.99 mol%的呋喃含量，PET共聚酯的結(jié)晶速率提高了1.8倍且沖擊強(qiáng)度增加了4倍，表明這種基于源頭化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的聚合物改性的超高效率。在使用壽命結(jié)束后，該聚酯中的原料單體均可以被化學(xué)回收，再通過(guò)熔融聚合得到再生聚酯，實(shí)現(xiàn)了高性能聚酯材料的閉環(huán)化學(xué)循環(huán)。該工作發(fā)表在Macromolecules（2023, 56, 8823-8833），并被遴選為當(dāng)期的免費(fèi)封面（Front Cover）。

5.新型可反復(fù)化學(xué)循環(huán)高分子 

  發(fā)展可高效解聚為其可聚合單體，進(jìn)而構(gòu)建“單體?聚合物”的反復(fù)化學(xué)循環(huán)，同時(shí)兼具實(shí)用性、環(huán)境友好性的新型高分子材料，是解決傳統(tǒng)高分子材料因不當(dāng)處置導(dǎo)致的“白色污染”、“微塑料污染”等生態(tài)環(huán)境污染，以及資源浪費(fèi)和碳排放問(wèn)題的重要途徑之一。團(tuán)隊(duì)在以上方面已開(kāi)展了二十多年的研究工作，在國(guó)際上最早提出可反復(fù)化學(xué)循環(huán)的生物降解高分子是一次性使用高分子材料制品的理想材料。最近，通過(guò)簡(jiǎn)單高效的一步反應(yīng)合成了一種七元醚內(nèi)酯，即3,4-二氫-2H-苯并[b][1,4]二氧雜環(huán)丙烷-2-酮（BDXO），并成功實(shí)現(xiàn)其可控開(kāi)環(huán)聚合制備了新型可反復(fù)化學(xué)循環(huán)環(huán)境友好半芳香族聚(醚-酯) PBDXO（Macromolecules, 2023, 56, 2465-2475）。系統(tǒng)深入地研究了單體BDXO在本體和溶液中的開(kāi)環(huán)聚合及其動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)過(guò)程，得到了相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)，即標(biāo)準(zhǔn)聚合焓變（，?14.52 kJ·mol^–1）和熵變（，?30.90 J·mol^?1·K^?1），并計(jì)算出溶液中的聚合上限溫度（T_c，196.8 °C）。制備的聚合物PBDXO不僅熱性能優(yōu)異、力學(xué)性能良好、可生物相容、可水解降解，而且可通過(guò)本體熱解聚高效地回收BDXO單體，回收單體產(chǎn)率大于92%、純度達(dá)到96%。回收單體BDXO可在相同條件下再次開(kāi)環(huán)聚合，得到與初始PBDXO結(jié)構(gòu)和性能幾乎一致的再生PBDXO，從而建立了“單體BDXO?聚合物PBDXO”的反復(fù)化學(xué)循環(huán)。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.2c02172

  傳統(tǒng)膠粘劑化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使用完成后難以脫膠進(jìn)而無(wú)損回收膠粘劑與被粘基材。通過(guò)膠層的降解是實(shí)現(xiàn)脫膠的一種可行策略，但常規(guī)的可生物降解聚合物如脂肪族聚酯分子極性低、活性基團(tuán)少，缺乏與被粘基材表面的相互作用，無(wú)法用于替代傳統(tǒng)的膠粘劑（ACS Sustainable Chemistry & Engineering，2023, 11, 10667-10676）。針對(duì)這一問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)提出采用聚對(duì)二氧環(huán)己酮（PPDO）這種脂肪族聚酯-醚設(shè)計(jì)可降解/解聚脫膠的新型可循環(huán)利用膠粘劑。以聚乙烯醇為大分子引發(fā)劑，通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合合成了PPDO基梳狀接枝共聚物。接枝共聚物膠粘劑中含有大量接枝鏈，其鏈末端的活性羥基以及重復(fù)單元中的醚鍵可以與被粘基材表面的極性基團(tuán)形成氫鍵、范德華力等相互作用。與此同時(shí)，柔順的接枝鏈可以極大的減少與被粘基材之間的粘附表面能，使得膠粘劑對(duì)多種基材（木材、玻璃、金屬、塑料等）都表現(xiàn)出較高的粘接強(qiáng)度。使用完成后，膠粘劑可以在溫和的條件下降解脫膠，無(wú)損回收被粘基材。膠層降解產(chǎn)物通過(guò)酸化-脫水環(huán)化或簡(jiǎn)單熱解可完全回收為單體，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)循環(huán)利用。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c01197

  王玉忠院士團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于“四個(gè)面向”搞科研，堅(jiān)持從基礎(chǔ)做到應(yīng)用，突破卡脖子的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，引領(lǐng)相關(guān)方向的發(fā)展，形成了“基礎(chǔ)研究—應(yīng)用研究—技術(shù)發(fā)展—推廣應(yīng)用”的良性循環(huán)創(chuàng)新體系，推動(dòng)科技成果向?qū)嶋H生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)變，服務(wù)國(guó)家需求與經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)。在高分子材料的循環(huán)與升級(jí)回收研究方向的今后發(fā)展中，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)在熱塑性高分子材料的可控降解與轉(zhuǎn)化、熱固性高分子的定向重構(gòu)與升級(jí)回收，以及混雜高分子材料的源組分協(xié)同升級(jí)回收方面開(kāi)展工作，并加快研究成果的應(yīng)用和轉(zhuǎn)化；同時(shí)大力開(kāi)展綜合性能好的可閉環(huán)化學(xué)循環(huán)高分子材料的設(shè)計(jì)合成。該方向涉及催化科學(xué)、材料科學(xué)、高分子化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)以及化學(xué)工程等多學(xué)科交叉領(lǐng)域，為加快科學(xué)、技術(shù)、工程深度有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)該研究方向高質(zhì)量發(fā)展，現(xiàn)誠(chéng)邀海內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的優(yōu)秀研究人員加盟團(tuán)隊(duì)，攜手共創(chuàng)佳績(jī)。

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四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院：http://chem.scu.edu.cn

環(huán)保型高分子材料國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室: http://polymer.scu.edu.cn

聯(lián)系人：化學(xué)學(xué)院辦公室 程肖玲

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工程實(shí)驗(yàn)室 汪秀麗 教授

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