四川大学张帆教授、张刚研究员团队《自然·通讯》：在废弃商品聚合物升级回收领域取得新进展

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2025-03-18 07:45

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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。

近期， 四川大学化学学院张帆教授和分析测试中心张刚研究员团队提出了一种创新策略。 该策略利用无金属醇解和两阶段可控变温界面聚合技术，首次将废弃的 PC 与 PET 的协同回收与升级转化，成功制备出高性能透明工程塑料聚芳酯（ PAR ）。该研究成果以“ Upcycling waste commodity polymers into high-performance polyarylate materials with direct utilization of capping agent impurities ”为题，发表于《 Nat. Commun. 》期刊。

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技术，成功制备出高性能透明工程塑料聚芳酯（ PAR ）。研究首先采用 [TBDH]Ac 离子液体催化剂体系，在相对温和条件下通过甲醇解反应，将各类废旧 PC 塑料和 PET 塑料 / 织物转化为纯度 98% 的双酚 A （ BPA ）和 99% 的对苯二甲酸二甲酯（ DMT ）。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 ）。

图 2 废 PET 和 PC 的催化甲醇解及回收的 BPA 单体分析。

与传统的通过额外纯化工艺来制备高纯度单体以进行再聚合的方法不同，该工作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 ），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 3b ），最大程度地减少了残留杂质对再聚合的不利影响。首先使用 DSC 和 TGA 表征对 r-PAR ， PC 和 U-100 的热性能进行了比较（图 3e ）。所得