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四川大学王玉忠院士团队 Macromolecules:无溶剂、低催化剂含量一锅法回收聚乳酸为性能更优的聚合物

四川大学王玉忠院士团队 Macromolecules:无溶剂、低催化剂含量一锅法回收聚乳酸为性能更优的聚合物 高分子科技
2024-07-17
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导读:高效地将PLA及其废弃一次性塑料制品回收为性能更优的聚合物,即PLA基聚氨酯...
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由于传统高分子材料带来的环境污染和资源短缺等问题的日益严峻,以聚乳酸(PLA为代表的生物基高分子材料,近年来受到了高度关注。研究表明,PLA在水体、土壤等自然环境中难以快速降解,其废弃物在环境中大量的累积可能会形成新的污染源。因此,对PLA废弃物进行回收具有重要意义。PLA可以通过解聚回到环状单体丙交酯,形成聚合物-单体-聚合物的闭环循环,而通过特定化学回收途径可以将PLA直接转化为性能更优的聚合物,实现PLA升级回收,进而提升回收工艺的性价比


1、聚乳酸回收路线对比


四川大学王玉忠院士团队在生物基与生物降解高分子材料方面已开展了三十多年的研究工作,在国际上率先提出了一次性使用高分子材料制品应发展可反复化学循环的生物降解高分子材料这一理念。最近,他们提出了一种无溶剂、低催化剂添加量的一锅法回收方法,能够高效地将PLA及其废弃一次性塑料制品回收为性能更优的聚合PLA基聚氨酯(PLA-PU)。该回收路线包括醇解PLA链两端含羟基的PLA聚物,以及随后在不需纯化分离而直接进行的扩链反应。采用1H NMRXPSMALDI-TOF MS等研究了PLA的醇解反应,并对回收产物的化学结构进行了详细的表征。PLA-PU可以通过注塑、熔纺和3D打印等方式加工,由于氨酯键和二醇链段的引入,PLA-PU具有优于PLA的力学性能。该方法同样可以应用于消费后的吸管、杯盖、勺子和塑料杯等PLA一次性塑料制品的回收。此外,PLA-PU可以在真空条件下直接解聚成单体L-丙交酯,并具有较高的产率,展示了其优异的可解聚回收性。

该工作以“Solvent-Free One-Pot Recycling of Polylactide to Usable Polymer and Its Closed-Loop Recycle”为题发表在《Macromolecules》上。第一作者为环保型高分子材料国家地方联合工程实验室和四川大学化学学院的罗紫璇博士,通讯作者为吴刚教授和王玉忠院士。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、四川大学理科特色方向培育计划等的资助。

2、醇解过程及醇解产物表征


3PLA-PU化学结构表征及热性能测试


4PLA-PU力学性能、PLA一次性塑料制品的回收以及PLA-PU的解聚回收


论文链接:

https://doi.org/10.1021/acs.macromol.4c01104


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