热塑性弹性体（
Thermoplastic Elastomers, TPEs
）因其兼具热塑性塑料的可加工性和传统橡胶弹性体的高弹性，在汽车、电子、医疗和日用消费品等领域具有广泛的应用。然而，传统
TPEs
材料主要来源于石化资源，用后难以降解回收，会导致严重的环境污染问题。开发性能媲美商品化弹性体，同时用后可回收的
TPEs
是推动材料绿色化发展的关键。
近年来，可闭环回收高分子材料的发展为塑料污染问题提供了新的解决方案。通过精确调控聚合物的化学结构，使其能够在使用后在温和可控条件下选择性解聚回收为原始单体，从而实现
“单体
-
聚合物
-
单体”的闭合循环。然而，目前大多数
TPEs
材料在韧性、力学性能和回收效率之间仍存在矛盾，如何在提升材料性能的同时，实现高效可控的闭环回收仍然是亟待解决的难题。
针对这一问题，
青岛科技大学沈勇
/
李志波团队提出了一种新型高韧性可闭环回收
TPEs
，该材料
可以通过生物基
β-
甲基
-δ-
戊内酯（
βMVL
）和
δ-
戊内酯（
δVL
）的顺序开环共聚
（
Ring-Opening Copolymerization, ROP
）方法制备
，能够在
保持
优异韧性的同时，实现高效闭环回收。
相关研究成果以
“Tough and Closed-loop Recyclable Thermoplastic Elastomers from Sequential Ring-Opening Copolymerization of Bio-renewable β-Methyl-δ-Valerolactone and δ-Valerolactone”
为题
发表
在《
Advanced Functional Materials
》上
。
该
研究
利用
生物基六元环内酯单体
β-
甲基
-δ-
戊内酯（
βMVL
）与
δ-
戊内酯（
δVL
）作为原料，通过
一锅法顺序开环共聚
制备了
ABA
型三嵌段共聚物
PδVL-
b
-PβMVL-
b
-PδVL
（图
1
）。系统地讨论了聚合物的硬段体积分数和分子量对热塑性弹性体的热学和力学性质的影响
。
通过顺序
ROP
方法调控聚合物的结构，实现了硬
-
软
-
硬嵌段共聚，使得材料不仅具备优异的力学性能（高韧性、高回弹），同时兼具高效闭环回收能力。研究表明，该
TPEs
在韧性、力学性能和回收效率方面均优于传统热塑性弹性体，展现出较大的应用潜力。
图
1
聚
(
δ-
戊内酯
)
-
b
-
聚
(
β-
甲基
-δ-
戊内酯
)
-
b
-
聚
(
δ-
戊内酯
)
三嵌段共聚物
的合成及其化学循环路线
所制备的
TPEs
具有优异的力学性能，其中拉伸强度最高可达
50 MPa
，断裂伸长率超过
2000%
，显著优于大多数可回收
TPEs
（图
2
）。
此外，该材料在循环拉伸测试中表现出
较高
的弹性恢复率（
>90%
）和较低的残余应变，为高性能弹性体的应用奠定了基础。
图
2
本工作中弹性体样品的力学和弹性性能与一些文献已报道的化学可回收
TPEs
以及商品化苯乙烯嵌段共聚物的比较
该研究提出了两种高效的闭环回收路径，分别是分离再聚合（
TPE-SR
）和直接再聚合（
TPE-DR
）。其中，直接再聚合
无需
对回收的混合单体进行额外分离，可直接再聚合形成高性能
TPEs
。实验结果表明，
TPE-DR
不仅表现出良好的弹性性能，同时具有优异力学性能，其拉伸强度可达
38 MPa
，断裂伸长率高达
1851%
，与具有相近分子量的原始材料的机械性能相近（图
3
）。相比传统方法，该方法避免了额外的溶剂使用和
能量消耗
，实现了更绿色、低成本的回收过程，为可持续高性能
热塑性
弹性体的发展提供了思路。
图
3
原始单体制备的
TPE-1
和
TPE-2
与回收单体制备的
TPE-SR
和
TPE-DR
的应力
-
应变曲线的比较
相关工作在线发表于
Advanced Functional Materials
，青岛科技大学
硕士
研究生
于欣欣
为论文的第一作者。青岛科技大学
沈勇教授、李志波教授
为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家
优秀青年
科学基金
、面上基金
和山东省泰山学者项目的资助。
论文
链接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202422779
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