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四川大學(xué)王玉忠院士團(tuán)隊 AFM：集高性能與可化學(xué)閉環(huán)循環(huán)于一體的生物基聚酯材料
2024-04-04  來源：高分子科技

  塑料已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活不可或缺的重要材料，其大規(guī)模的生產(chǎn)和使用既消耗了大量的不可再生的化石資源，又因其廢棄后不恰當(dāng)?shù)奶幹迷斐闪速Y源浪費和環(huán)境污染問題。研究開發(fā)可循環(huán)回收的生物基聚酯是解決上述問題的有效途徑之一。然而，在平衡生物基聚酯的高性能化與易回收性方面仍存在挑戰(zhàn)。如何研究開發(fā)既能滿足實際制品的多功能和高性能化使用要求,同時又可在溫和條件下快速高效回收循環(huán)的生物基聚酯材料,仍是亟待突破的難題。


  近期，四川大學(xué)王玉忠院士團(tuán)隊報道了一種集高性能和易回收于一體的多功能新型生物基聚酯材料。該工作基于氫鍵物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可增強(qiáng)材料力學(xué)、阻隔、抗紫外等性能以及混合溶劑解聚體系可賦予聚酯易回收性，設(shè)計了一種由生物基單體合成的含酰胺結(jié)構(gòu)新型生物基聚酯材料（圖1）；利用酰胺結(jié)構(gòu)所構(gòu)建的氫鍵物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提升聚酯分子鏈間相互作用力，并賦予聚酯優(yōu)異的力學(xué)性能（83.2 MPa, 233.9%）、阻隔性能（CO2 0.0157 barrer, O2 0.0071 barrer, H2O 5.518E-15 g·cm/cm2·s·Pa）、抗紫外性能和耐溶劑性能（圖2、圖3）；進(jìn)一步引入混合溶劑定向解聚分子鏈中的酯基官能團(tuán)，實現(xiàn)了聚酯在溫和條件下的快速高效解聚，經(jīng)簡易分離提純即可得到高產(chǎn)率（>90.0%）和高純度（>99.0%）的聚合單體，再次聚合這些單體可得與原材料相當(dāng)?shù)脑偕牧，實現(xiàn)了“單體?聚合物”閉環(huán)回收利用（圖4），為高分子材料的綠色可持續(xù)發(fā)展提供了一種前景廣闊的解決方案。 


圖1.新型生物基聚酯材料的設(shè)計策略 


圖2.生物基聚酯的力學(xué)性能、抗紫外性能和透明性 


圖3.生物基聚酯的阻隔性能和耐溶劑性能 


圖4.生物基聚酯的循環(huán)回收利用和應(yīng)用演示


  該工作以“A Multifunctional Bio-Based Polyester Material Integrated with High Mechanical Performance, Gas Barrier Performance, and Chemically Closed-Loop”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上（DOI: 10.1002/adfm.202400911）。論文的第一作者為四川大學(xué)環(huán)保型高分子材料國家地方聯(lián)合工程實驗室的博士后李興亮，通訊作者為王玉忠院士。該論文得到了國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金等項目的資助支持。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202400911

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