青岛能源所发展废弃聚乳酸塑料降解再聚合化学循环策略

文章来源:未知 发布时间:2022/02/18

    目前,可持续发展与环境保护已成为全球关注的焦点问题之一。近年来,随着人们环保意识的不断提高以及国家“禁塑令”与“双碳”政策的不断推动,可降解材料迎来了新的发展机遇。其中,聚乳酸作为典型的可再生原料(淀粉)来源的高分子材料,正逐步发展成为社会所必需的基础性大宗材料。与此同时,使用完的聚乳酸材料的后处理问题也引起了人们关注。虽然聚乳酸可以在自然界中降解,但这一过程通常需要漫长的时间和特定的降解条件,而且降解产物是二氧化碳与水,无法实现直接快速循环利用,本质上是一种碳排放过程,也是资源的浪费。通过化学循环的方式实现聚乳酸的回收利用,提供了废弃聚乳酸后处理的一种有效解决途径。目前的研究大多是将废弃聚乳酸转化为乳酸烷基酯,但是通过这一过程循环获得高分子量聚乳酸材料,需要将乳酸烷基酯水解成乳酸、预聚成低聚物、二聚成丙交酯然后聚合获得聚乳酸,这些方法虽然可行,但成本昂贵且效率低(如图1所示)。因此,实现直接将废弃聚乳酸材料转化为新聚乳酸材料具有重要的研究价值和应用前景。

  图1 聚乳酸循环策略
  近日,青岛能源所王庆刚研究员带领的催化聚合与工程研究组发展了一种聚合物降解再聚合的升级化学循环新策略(“DE-RE polymerization” strategy),以“聚合物到聚合物”的方式成功实现了聚乳酸废弃物到新聚乳酸材料的循环再利用过程(如图2所示)。该策略的反应条件温和,副反应少,减少了完全重新生产聚乳酸的原料消耗,最大程度的提高了聚乳酸的回收再利用效率。在再聚合过程中,通过加入不同类型单体可以获得性质各异的最终材料。该成果为聚乳酸的循环提供了一种新的解决思路,促进了可持续社会的发展。此外,该策略不仅在化学回收方面有效,在聚合物的改性和合成方面都具有广阔的发展前景。
  图2 聚乳酸降解再聚合化学循环策略
  该部分成果已经申请发明专利,并近期以“A “polymer to polymer” chemical recycling of PLA plastics by “DE-RE polymerization” strategy.”为题发表在高分子领域权威期刊Macromolecules上,博士研究生杨茹琳为该论文第一作者。该工作获得了国家自然科学基金、山东省人才工程基金等项目的支持。(文/图 杨茹琳 徐广强)
  Rulin Yang, Guangqiang Xu,* Bingzhe Dong, Hongbin Hou, and Qinggang Wang*, A “Polymer to Polymer” Chemical Recycling of PLA Plastics by the “DE?RE Polymerization” Strategy. Macromolecules, DOI: 10.1021/acs.macromol.1c02085.