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四川大學王玉忠院士團隊 AFM：集高性能與可化學閉環循環于一體的生物基聚酯材料

2024-04-04 來源：高分子科技

塑料已成為經濟發展和人們生活不可或缺的重要材料，其大規模的生產和使用既消耗了大量的不可再生的化石資源，又因其廢棄后不恰當的處置造成了資源浪費和環境污染問題。研究開發可循環回收的生物基聚酯是解決上述問題的有效途徑之一。然而，在平衡生物基聚酯的高性能化與易回收性方面仍存在挑戰。如何研究開發既能滿足實際制品的多功能和高性能化使用要求,同時又可在溫和條件下快速高效回收循環的生物基聚酯材料,仍是亟待突破的難題。

近期，四川大學王玉忠院士團隊報道了一種集高性能和易回收于一體的多功能新型生物基聚酯材料。該工作基于氫鍵物理交聯網絡可增強材料力學、阻隔、抗紫外等性能以及混合溶劑解聚體系可賦予聚酯易回收性，設計了一種由生物基單體合成的含酰胺結構新型生物基聚酯材料（圖1）；利用酰胺結構所構建的氫鍵物理交聯網絡提升聚酯分子鏈間相互作用力，并賦予聚酯優異的力學性能（83.2 MPa, 233.9%）、阻隔性能（CO₂ 0.0157 barrer, O₂ 0.0071 barrer, H₂O 5.518E-15 g·cm/cm²·s·Pa）、抗紫外性能和耐溶劑性能（圖2、圖3）；進一步引入混合溶劑定向解聚分子鏈中的酯基官能團，實現了聚酯在溫和條件下的快速高效解聚，經簡易分離提純即可得到高產率（>90.0%）和高純度（>99.0%）的聚合單體，再次聚合這些單體可得與原材料相當的再生材料，實現了“單體?聚合物”閉環回收利用（圖4），為高分子材料的綠色可持續發展提供了一種前景廣闊的解決方案。

圖1.新型生物基聚酯材料的設計策略

圖2.生物基聚酯的力學性能、抗紫外性能和透明性

圖3.生物基聚酯的阻隔性能和耐溶劑性能

圖4.生物基聚酯的循環回收利用和應用演示

該工作以“A Multifunctional Bio-Based Polyester Material Integrated with High Mechanical Performance, Gas Barrier Performance, and Chemically Closed-Loop”為題發表在《Advanced Functional Materials》上（DOI: 10.1002/adfm.202400911）。論文的第一作者為四川大學環保型高分子材料國家地方聯合工程實驗室的博士后李興亮，通訊作者為王玉忠院士。該論文得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金等項目的資助支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202400911

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（責任編輯：xu）

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