中国科学院长春应用化学研究所陶友华研究员课题组在可循环塑料研究方面取得进展
2024/04/16
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图 单硫代交酯单体构建性能优异的可循环塑料
在国家自然科学基金项目（批准号：91856113）等资助下，中国科学院长春应用化学研究所陶友华研究员课题组在可循环塑料研究方面取得进展。研究成果以“单硫代交酯单体构建高韧性可循环塑料（Tough while Recyclable Plastics Enabled by MonothiodilactoneMonomers）”为题，于2023年1月3日发表在《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc.）上。论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c11502。
近年来，可闭环回收塑料成为全世界高分子化学家关注的焦点。通过设计特定的单体合成可回收高分子，使用后再将其直接转化为原单体，有望实现高分子材料的循环使用，并减少废弃高分子带来的白色污染。可闭环回收塑料的开发需要兼顾聚合物的可聚合性、循环回收性和使用性能等多种要求，而设计结构简单、热力学近平衡单体并用于构建性能优异的可循环塑料是其中最关键一环。
陶友华团队发展了基于单硫代交酯单体用于制备性能优异的闭环回收塑料。他们发现，单硫代交酯单体的开环聚合具有高的区域选择性和可控开环聚合特性；而所得聚合物可通过简单的升华装置高选择性解聚，实现单硫代交酯单体的高效回收（图）。这类可回收聚合物具有与低密度聚乙烯（LDPE）相当的机械强度和更高的断裂伸长率（>400%）。单晶X射线衍射和计算研究表明，其主链中的酯-硫酯交替结构增强了聚合物分子内的n-π*相互作用，抑制了聚合过程中的硫酯交换副反应，从而实现了单硫代交酯可控开环聚合。
该研究中发展的单硫代交酯单体的原料来源广泛、结构简单，其聚合产物是一种半结晶热塑性塑料，具有完全的化学可回收性，因此为开发性能优异的可循环塑料提供了一种新的思路，并有望推动可循环塑料的规模化制备和应用。
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