我國學者在生物基可循環利用聚酯合成方面取得進展

圖1 一類新型芳香—脂肪族聚酯的閉環循環

　　在國家自然科學基金項目（批準號：22071163和U19A2095）等資助下，四川大學朱劍波研究員團隊在生物基可循環利用高分子材料領域取得進展。研究成果以“一類可完全回收的生物基高性能芳香—脂肪族聚酯（Biobased High-Performance Aromatic?Aliphatic Polyesters with Complete Recyclability）”為題，于2021年11月29日在線發表于《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。論文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c10162。

　　作為社會發展不可或缺的材料，有機高分子材料目前的全球年產量高達5億噸，但是由于其廢棄后不當處置造成嚴重的生態環境問題和資源浪費。利用生物質原料制備可循環利用聚合物被認為是實現高分子材料可持續性發展的有效途徑之一。

　　芳香族聚酯（例如PET）通常由二元醇和二元酸縮聚反應制備，由于剛性芳環結構引入帶來優異的物理、機械性能使其被廣泛使用，但其降解后產物組成復雜導致很難被高效化學回收。通過設計含有苯環的環狀內酯發生開環聚合反應合成芳香族聚酯具有潛在的化學可回收性，但是由于苯環和羰基的共軛作用使單體的聚合活性大大降低。發展同時具有高聚合活性和高降解選擇性芳香族聚酯體系十分具有挑戰。針對這一問題，朱劍波研究員團隊利用生物質來源水楊醛和α-羥基酸為起始原料發展了一類兼具芳香族聚酯和脂肪族聚酯特征的可循環利用高分子。該聚酯體系采用“酯基與苯環不相連”策略實現高活性開環聚合反應；通過調節聚合物鏈側基的結構以及聚合物立構規整性可以大范圍調控聚合物物理和機械性能；在溶液或本體條件下可完全降解回到聚合單體，所得單體能夠以相同的活性發生再聚合反應，實現了該類聚合物的單體?聚合物閉環循環。

　　該研究為平衡單體聚合活性與聚合物降解性、材料性能之間的關系提供了新的策略，也為下一代可持續高分子材料的設計提供新的思路。