专栏名称: 高分子科技

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四川大学张帆教授团队 Nat. Commun.：直接利用塑料封端剂 - 将废弃商品聚合物升级再造为高性能聚芳酯材料

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2025-03-20 11:50

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开发绿色、有效的商品聚合物（包括 PET 和 PC ）回收技术已成为研究热点。但不可忽视的是，报废塑料中普遍存在各种添加剂。这些化合物（包括软化剂、抗氧化剂、着色剂、阻燃剂和封端剂）不仅影响解聚反应效率，更会污染再生单体产物，导致材料循环受阻。当前研究多聚焦纯树脂高分子降解，往往忽视添加剂转化难题。因此，开发直接利用回收的单体和添加剂的化学回收策略具有重要意义。

图 1 废 PET/PC 的常规和升级回收路线示意图。

近日，四川大学张帆教授和张刚研究员团队合作，创新开发了一种废弃 PC 与 PET 的协同回收与升级转化为高性能透明工程塑料聚芳酯的技术（图 1 ）。通过使用设计的 [TBDH]Ac 催化剂，在温和条件下，将 PC 和 PET 甲醇解，分别实现 98% 和 99% 的单体收率（图 2a ）。值得注意的是，从各种废 PC 材料中回收的 BPA （ r-BPA ）中发现了对叔丁基苯酚（ PTBP ）作为封端剂（图 2b 和图 2c ）。与传统做法不同的是，我们设计了一种两阶段界面聚合技术（第一步聚合温度： 5-10 ° C ，第二步封端反应温度： 15-18 ° C ），以使 PC 和 PET 共升级转化为再生聚芳酯（ r-PAR ），而无需对回收的 BPA 单体进行额外的纯化（图 3 ）。与商用 PAR 产品（ U-100 ）相比， r-PAR 具有优异的热稳定性、较高的机械强度和更好的熔体流动性。该技术已实现公斤级放大生产，可用于制备具有优异透明度、柔韧性、透光性和阻燃性的 PAR 薄膜材料。 r-PAR 表现出优异的热稳定性，并达到 V-0 （ UL-94 ）阻燃等级，性能相当于商用 U-100 （图 4 ）。通过生命周期评估分析表明，与目前的废物管理方法相比，通过这种共同升级转化技术生产的 r-PAR 可显著降低全球升温潜能值（至少降低 26% ）以及淡水生态毒性和人体毒性方面的环境影响。这项研究极大简化了废弃 PET 和 PC 的化学循环和升级回收过程，从而降低了能耗并实现了利用废弃商品聚合物大规模工业化生产高性能特种工程塑料。

图 2 废 PET 和 PC 的催化甲醇解及回收的 BPA 单体分析。

图 3 将废旧 PC 和 PET 共同升级为高性能特种工程塑料—聚芳酯。

图 4 将废弃商业塑料和纤维大规模升级转化为 r-PAR ，以及 r-PAR 薄膜材料的透明度和阻燃性测试。

该工作由四川大学张帆教授和张刚研究员团队合作共同完成，是团队近期关于废弃塑料化学回收与资源化利用研究的最新进展之一。在过去的两年中，张帆团队针对多种废弃聚合物材料进行化学回收，构筑了多种催化剂及升级转化策略。通过设计合成多种功能催化剂，例如分子筛，离子液体等催化剂，用于热催化

四川大学张帆教授团队 Nat. Commun.：直接利用塑料封端剂 - 将废弃商品聚合物升级再造为高性能聚芳酯材料

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