王玉忠院士于1994年創(chuàng)建四川大學環(huán)境友好高分子材料研究團隊（FBR團隊），從過去主要關注高分子材料火安全問題，開始致力于解決量大面廣的有機高分子材料在“原料－合成/聚合—加工/成形－制品—使用—廢棄”全生命周期中所面臨的資源與環(huán)境問題、以及使用安全問題。經(jīng)過多年的發(fā)展，已形成以高分子材料綠色阻燃高性能化（F）、生物基與生物降解高分子材料（B）、高分子材料循環(huán)與升級回收（R）三大主要研究方向。團隊創(chuàng)建了環(huán)保型高分子材料國家地方聯(lián)合工程實驗室、新型防火阻燃材料開發(fā)與應用國家地方聯(lián)合工程研究中心、教育部工程研究中心和環(huán)境與火安全高分子材料省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心、高等學校“環(huán)境與火安全材料”學科創(chuàng)新引智基地 (“111計劃”，與國外許多大學、研究機構建立了多種形式的合作關系)等7個國家/省部創(chuàng)新平臺，團隊入選教育部創(chuàng)新團隊和“全國黃大年式教師團隊”，為科技創(chuàng)新、學科建設和人才培養(yǎng)發(fā)揮了重要作用。
團隊自上個世紀90年代起，就開始致力于高分子材料循環(huán)與升級回收研究，針對量大面廣的高分子材料，分別從末端著手開展廢棄高分子材料綠色轉化和從源頭著手設計可回收高分子材料兩種策略開展研究。設計合成了具有高單體回收率的可反復循環(huán)利用完全生物降解高分子材料，成為解決一次性使用塑料制品廢棄物造成環(huán)境污染和資源浪費的最有效途徑；提出了從廢棄高分子材料到功能/高性能材料直接轉化新理念，發(fā)展了高效降解-原位高性能化再生及超分子重構等新方法、微波溶脹可控致孔及介質強化溫和高效選擇性降解技術，突破了傳統(tǒng)回收領域中反應條件苛刻、效率低、產(chǎn)物分離純化困難，附加價值低的技術瓶頸；在中國工程院化工、冶金與材料學部的大力支持下發(fā)起并成功主辦了六屆“高分子材料循環(huán)與升級回收論壇”，并通過承擔“固體廢棄物循環(huán)利用體系構建與低碳發(fā)展戰(zhàn)略”等工程院重點咨詢項目等方式，向國家獻言獻策，為推動高分子材料可持續(xù)發(fā)展，助力國家“雙碳”目標發(fā)揮了重要作用。
2023年度，團隊在高分子材料循環(huán)與升級回收（R）方向取得了新的進展，新增國家重點研發(fā)項目和課題各1項、國家自然科學基金重大項目課題1項、國家自然科學基金委面上/青年科學基金項目、中國博士后基金項目等科研項目6項；圍繞風電葉片、聚烯烴塑料、廢舊紡織品的回收以及可回收功能/高性能高分子材料等方面開展了系列研究工作，在Adv. Mater.（1篇）、Angew. Chem. Int. Ed.（2篇）、Mater. Today （1篇）、Mater. Horiz. （2篇）、EcoMat （1篇）、Macromolecules （2篇）、Chem. Eng. J. (1篇）、ACS Mater. Lett. （1篇）、J. Hazard. Mater. （1篇）、Green Chem. （2篇）等學術期刊上發(fā)表文章31篇；申請/授權國家發(fā)明專利11件，F(xiàn)將2023年在R方向的代表性成果展示如下：
一．熱固性高分子材料的回收
1.環(huán)氧樹脂及其復合材料的回收
環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的力學性能、電絕緣性能、粘接性能及化學穩(wěn)定性等，被廣泛應用于復合材料、電子封裝材料、涂料和粘合劑等領域。近年來，由于全球對風能等新能源的需求不斷增加，用于風力渦輪機葉片的環(huán)氧樹脂復合材料產(chǎn)量快速增長。隨著這些材料的大量退役，環(huán)氧樹脂及其復合材料的回收引起了廣泛關注。然而熱固性樹脂致密的三維網(wǎng)絡結構及化學惰性增加了環(huán)氧樹脂的回收難度，如何從環(huán)境保護和資源利用角度出發(fā)，實現(xiàn)環(huán)氧樹脂及其復合材料的綠色高效高值化回收利用，是目前面臨的一大挑戰(zhàn)。團隊應邀在《Materials Today》期刊上發(fā)表題為“Recovery of epoxy thermosets and their composites”的綜述文章（Materials Today, 2023, 64:72-97）。文章總結了近年來環(huán)氧樹脂及其復合材料的回收研究現(xiàn)狀，分析了不同回收策略與方法的特點，特別基于團隊在該領域的研究基礎，提出了回收策略與方法術語使用建議，指出環(huán)氧樹脂及其復合材料在回收過程中需要關注的問題，包括降解過程的傳質和傳熱、分離過程的溶劑效應、在回收設計中應充分利用廢棄物各組分以及重視升級回收的經(jīng)濟與環(huán)保性等。在此基礎上，對環(huán)氧樹脂及其復合材料的未來挑戰(zhàn)和前景進行了展望。
原文鏈接：https://doi.org/ 10.1016/j.mattod.2022.12.005
針對目前熱固性樹脂回收條件苛刻，產(chǎn)物組分復雜，再利用率及再利用價值低的問題，團隊聚焦目前耐溫等級高的熱固性樹脂—熱固性聚酰亞胺，提出了一種溫和、高效的全回收策略，不僅實現(xiàn)了反應試劑、增強材料、基體樹脂的全回收，而且實現(xiàn)了樹脂降解產(chǎn)物的直接、全部、高值、可持續(xù)再利用（Advanced Materials, 2023, 2310779）。以乙醇胺為親核試劑，通過選擇性斷裂酰亞胺環(huán)中的C-N鍵，在降解產(chǎn)物（DPETI）中引入大量羥基、氨基以及酰胺鍵，利用活潑基團間的超分子相互作用，賦予DPETI優(yōu)異的粘附性及可反復循環(huán)使用性。在室溫下，粘結強度可達1.84 MPa，優(yōu)于商用EVA和APAO粘合劑；在-196 ?C的極端條件下，DPETI的粘結強度達2.22 MPa，且可穩(wěn)定使用超過10個循環(huán)，優(yōu)于目前報道的絕大多數(shù)耐低溫粘合劑。分子動力學模擬結果顯示，DPETI在低溫時的內(nèi)聚能及界面能均高于25°C時的值，因此DPETI的粘結強度隨著溫度的降低反而顯著增加。原子力顯微鏡進一步監(jiān)測了DPETI與基材間的相互作用，變溫紅外則證明了DPETI中存在大量氫鍵。在碳纖維增強熱固性聚酰亞胺回收中，回收碳纖維表面干凈、無損傷且依然保持編織結構，拉伸強度為原始纖維的96.8%。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202310779
隨著電子電器、汽車飛機及風電葉片的大量退役，迫切需要開發(fā)熱固性樹脂的回收利用技術。但由于樹脂致密的三維交聯(lián)網(wǎng)絡結構，反應需要在苛刻的條件下進行，選擇性差，降解產(chǎn)物復雜，利用率低。團隊利用混合溶劑效應實現(xiàn)了環(huán)氧樹脂的溫和氧化降解（Green Chemistry, 2023, 25, 14: 5566-5574）。研究發(fā)現(xiàn)，當以乙腈（CAN）和水作為混合溶劑，硝酸鈰銨作為氧化劑，在室溫下即可實現(xiàn)熱固性樹脂的完全降解，相較于單一溶劑，降解率提升了25倍，且無需進行溶脹預處理。這一發(fā)現(xiàn)打破了熱固性樹脂降解反應需要在苛刻條件下進行的規(guī)律；旌先軇⿲Νh(huán)氧樹脂氧化降解具有多重促進作用，包括促進樹脂溶脹強化傳質，提高氧化劑的氧化性以及增強氧化劑的溶解性。樹脂在混合溶劑體系中的溶脹行為與單一溶劑體系有很大不同，其溶脹規(guī)律與溶解度參數(shù)不能很好匹配，主要受有機溶劑與樹脂，以及水與有機溶劑的相互作用能的影響。該研究對于開發(fā)熱固性樹脂的高效降解體系具有很好的借鑒作用，也為混合溶劑效應研究提供了新的視角。
4.不飽和聚酯樹脂的溶劑促選擇性水解回收
不飽和聚酯樹脂（UPR）在軌道交通、綠色建筑、風電等領域的需求逐年增長，其回收利用是亟待解決的難點問題。相較于醇解，堿性水解較易實現(xiàn)酯基的轉化，受到研究者的重視。然而目前UPR水解回收研究存在反應條件苛刻（超/亞臨界水）、堿用量大（＞20倍理論量）及產(chǎn)物分離過程復雜等問題；诖耍瑘F隊建立了THF-水/堿UPR水解體系，在100 oC和僅含2 倍理論堿用量下反應10 h，即可實現(xiàn)UPR完全水解（Journal of Hazardous Materials，2023, 453, 131423）。且由于多羧酸鹽產(chǎn)物在混合溶劑中的溶解性低，可從體系中自析，從而簡化了產(chǎn)物的分離過程。UPR轉化為Mw為1.9萬的聚（苯乙烯-馬來酸）大分子和純度達94.94 %的鄰苯二甲酸。THF-水混合溶劑對UPR水解的促進作用是二者協(xié)同作用的結果。THF作為一種非質子溶劑，不直接參與降解反應和改變反應的熱力學平衡，但在降解初期通過溶劑化破碎UPR，提升了傳質效率；而體系中少量水的存在則促進了部分水解的UPR聚合物網(wǎng)絡的溶脹，使傳質效率進一步提升，從而降低反應條件，并大大減少對KOH的需求量。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131423
二．熱塑性高分子材料的回收
聚烯烴和聚酯是量大面廣的兩類熱塑性高分子樹脂，本年度團隊圍繞聚烯烴氧化降解及聚酯塑料循環(huán)及升級回收，以及廢舊紡織品的高效溫和選擇性解聚回收單體等方面開展研究工作，代表性研究成果如下：
塑料
針對現(xiàn)有化學回收方法溶劑消耗大、再生產(chǎn)品附加值低等問題，團隊提出了一種綠色無溶劑的廢舊PET化學升級回收制備抗紫外功能材料的新策略，即反應型二苯乙炔功能單體通過微醇解和再聚合的一鍋酯交換反應原位共聚到廢舊PET的大分子鏈中。二苯乙炔基團吸收短波高能紫外線，然后釋放長波低能熒光；同時，紫外線誘導的二苯乙炔基團之間的化學光交聯(lián)反應產(chǎn)生擴展的π-共軛體系，導致紫外線吸收帶發(fā)生紅移（由于HOMO-LUMO間隙減少）并形成PET鏈之間的化學交聯(lián)點（增加了鏈間相互作用力）。因此，隨著高強度紫外線輻射時間的增加，升級回收PET表現(xiàn)出“反向增強”（即不降反升）的抗紫外線能力和拉伸強度，突破了傳統(tǒng)高分子材料在長時間紫外線照射下不可避免的發(fā)生光降解和性能下降的難題。該工作發(fā)表在Angewandte Chemie-International Edition（2023, 62, e202314448），并被遴選為VIP論文（Very Important Paper）。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202314448
作為產(chǎn)量最大的熱塑性聚合物，聚烯烴的生產(chǎn)和使用產(chǎn)生了大量的廢棄物，而由于其惰性的C-C和C-H鍵，這些廢棄物很難通過低成本或高效節(jié)能的回收方式轉化為單體或高價值化學品。近年來，研究者們開發(fā)了一些新的催化體系和串聯(lián)反應，選擇性活化惰性C-C或C-H鍵，但在溫和條件下將廢棄聚烯烴高效轉化為高價值化學品仍然極具挑戰(zhàn)性。團隊開發(fā)了一種廢棄聚丙烯（PP）升級回收新策略，通過氧化-熱裂解耦合反應，在80 oC下加熱5 min，即可將PP轉化為端基官能化的長鏈脂肪烴（Materials Horizons，2023, 10(9), 3694-3701）。這些端基官能化的低聚物可進一步轉化合成表面活性劑，聚合物單體等，是具有廣泛應用前景的高值化學品。研究提出了氧化誘導PP水相降解新機制？焖俚纳郎睾徒禍過程提高了PP自由基降解過程中β-裂解的選擇性，較短的加熱時間抑制了產(chǎn)物進一步發(fā)生脫氫、氣化和裂解等副反應，從而高收率高選擇性地生成端基功能化長鏈脂肪烴。該方法同樣對實際PP制品有良好的降解效果，表現(xiàn)出很好的普適性。
原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D3MH00737E
脂肪族聚環(huán)酯的熱解聚回收通常需在較高溫度條件下進行，容易發(fā)生一些不利的副反應，例如形成大環(huán)化低聚物、丙交酯單體消旋等。尤其是在實際應用時，聚合物制品中往往還需要加入各種添加劑或通過共聚、共混、復合等多種形式進行改性，這都進一步增加了解聚回收的難度。針對這一問題，團隊設計了Br?nsted-Lewis雙酸性離子液體/多羥基化合物體系用于催化PPDO/淀粉復合物的高效解聚閉環(huán)循環(huán)（Green Chemistry, 2023, 25, 5517-5525）。高沸點的季戊四醇（PER）加入離子液體中，可以顯著提高單體收率和解聚反應的選擇性。結果表明，PPDO可以在僅僅8 min內(nèi)幾乎完全轉化為高純度PDO單體；厥盏碾p酸離子液體/PER體系可以重復使用，在5次循環(huán)實驗中，PDO單體的收率始終大于99%，純度保持在99.7%以上。解聚回收的PDO單體以及回收淀粉可再次用于制備高性能PPDO/淀粉復合物，實現(xiàn)完全的閉環(huán)循環(huán)。通過能源經(jīng)濟系數(shù)、環(huán)境系數(shù)和環(huán)境能源影響系數(shù)等多方面評價該解聚方法，均表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢，是一種綠色的化學循環(huán)回收方法。
原文鏈接：https://doi.org/10.1039/d3gc00625e
紡織品
針對復雜混紡中各組分化學解聚機制和相互影響規(guī)律不明晰等問題，團隊從生產(chǎn)生活中廣泛存在的滌氨混紡織物出發(fā)，定性和定量地研究了氨綸對滌綸化學回收的影響，并對聚氨酯的醇解提出了新的見解。研究表明含量僅為6%的氨綸使滌綸再生單體對苯二甲酸二甲酯（DMT）回收率下降32.4%，且回收的乙二醇色度不再符合工業(yè)級標準。本研究揭示了氨綸結構中氨酯鍵醇解過程中的酰胺酯化反應，而文獻報道僅存在酯交換反應。這一新見解不僅打破了對聚氨酯醇解的固有認知，而且通過進一步利用這種酰胺酯化反應，將氨綸化學升級回收為高附加值化學品4 ,4’-二氨基二苯基甲烷和2-咪唑烷酮，實現(xiàn)了滌綸和氨綸的化學全回收。該工作發(fā)表在Green Chemistry (2023, 25, 245-255)，成為“Green Chemistry Hot Articles”。
原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D2GC03663K
從廢舊滌綸混紡中水解制備對苯二甲酸（TPA）單體是一種很有前途的化學回收方法，可以作為目前石化路線制備TPA路線的補充。目前滌綸混紡中滌綸的回收通常采用分離預處理后再進行解聚，額外的分離與溶劑回收步驟增加了能耗及廢液量。直接選擇性解聚滌綸混紡中的滌綸得到TPA，同時與其他組分分離，可大大節(jié)約能耗與成本。團隊發(fā)展了混合溶劑DCM/EtOH體系，可在環(huán)境溫度下實現(xiàn)PET的高效水解與分離（Chemical Engineering Journal, 2023, 470, 144032），其中DCM的加入改善了PET的界面?zhèn)髻|，在PET降解過程中具有致孔作用，在微波輔助下致孔效果更加顯著，從而大大加快了傳質，提高了PET的降解效率，同時得到高產(chǎn)率和高純度的TPA。針對組成復雜的PET混雜材料，如滌棉混紡、滌氨混紡、有色PET瓶片以及PET/PE包裝膜等，該溶劑體系均可實現(xiàn)PET的選擇性水解和非滌組分的完整保留。該方法解決了傳統(tǒng)方法中PET混雜材料前期分離處理步驟繁瑣的問題，實現(xiàn)了一鍋法降解滌綸和非滌組分的全回收，通過與已有文獻比較，該體系的環(huán)境能源因子較低，說明其在經(jīng)濟和環(huán)境效益上具有一定的優(yōu)勢。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144032
聚酰胺-6（PA6），又稱尼龍-6，因其化學穩(wěn)定性高、抗拉強度高、耐磨性好等特點，成為最常用的聚酰胺類高分子材料。然而，PA6及其相關制品的生產(chǎn)過程涉及顯著的溫室氣體排放，同時，不可生物降解的PA6產(chǎn)品廢棄后的不當處置不僅會對生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來潛在的負面影響，而且也會造成巨大的資源浪費。因此，通過綠色、簡單、低成本的方法化學回收PA6為其可聚合單體?-己內(nèi)酰胺（?-CPL）是非常必要的，且仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。團隊通過將兩種廉價易得的市售堿混合作為催化劑，成功實現(xiàn)了從PA6及其各種商業(yè)制品到單體?-CPL的高效熱解聚回收（Polymer, 2023, 22, 126201）。該回收方法不需要預處理、不使用任何溶劑、操作簡單、易于規(guī)模化放大，得到的?-CPL收率高（~88%）、純度高（~97%）。通過對解聚過程、動力學等研究，并結合DFT理論計算，結果表明堿催化的解聚涉及PA6中酰胺基團的去質子化，以及分子內(nèi)環(huán)化形成內(nèi)酰胺單元并隨后從鏈端離去的過程。此外，本研究首次實現(xiàn)了回收?-CPL到PA6的再聚合，且再生PA6的化學結構和力學性能與原始PA6幾乎完全一致，從而完成了從PA6到?-CPL再回到PA6的閉環(huán)化學循環(huán)的概念驗證。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.polymer.2023.126201
三．可回收的功能/高性能高分子材料
1.Diels-Alder鄰位分子工程構建易回收高性能碳纖維增強復合材料
雖然利用動態(tài)共價化學策略可以解決傳統(tǒng)熱固性環(huán)氧樹脂及其碳纖維復合材料難回收的問題，但制備的材料往往在熱/力學性能、阻燃性能以及樹脂重塑、復合材料修復和碳纖維回收效率等方面難以兼顧。為了解決上述問題，團隊利用鄰位吸電子膦酸酯調控Diels-Alder（DA）反應策略，制備了一種DA動態(tài)交聯(lián)的抗蠕變/可持續(xù)的阻燃環(huán)氧樹脂及其碳纖維復合材料（EcoMat, 2023, 5 (9), e12388）。研究發(fā)現(xiàn)，引入膦酸酯降低了親雙烯體的LUMO能級，縮小了其與雙烯體的HOMO能級差，從而有利于提高DA反應的活性和加成產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性（Texo為177 °C），在維持樹脂動態(tài)可逆性的同時，提升了材料的抗蠕變性能；同時，樹脂基體的阻燃性能也得到了明顯改善，極限氧指數(shù)值（LOI）提高至29.5%，通過UL-94 V-0級。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202312638https://doi.org/10.1002/eom2.12388
阻燃涂層在減輕易燃高分子材料的火災威脅方面因其效果明顯等優(yōu)勢受到越來越多的關注，而克服阻燃涂層耐久性與可回收性之間的矛盾似乎是不可能完成的挑戰(zhàn)。大多數(shù)可逆涂層在高濕、高溫或長期外擠壓等復雜應用條件下耐久性差，而廢棄阻燃聚合物材料的處理是另一難題。團隊發(fā)展了一種基于pH響應可逆絮凝組裝的仿生策略（Materials Horizons, 2023, 10 , 4551），以實現(xiàn)阻燃涂層的高耐久性和可回收性。以柔性聚氨酯泡沫 (FPUF) 作為基材，將具有多個官能團的柔性長鏈聚合物像漁網(wǎng)一樣優(yōu)先覆蓋在基體表面，通過絮凝組裝捕獲活性阻燃納米材料，所得到的涂層在FPUF表面具有強大的氫鍵內(nèi)聚力和可控的微觀機械聯(lián)鎖結構，從而在復雜的應用環(huán)境 (水下、化學暴露、熱液老化和長期外擠壓) 中具有高的穩(wěn)定耐久性。這種具有氫鍵作用和機械互鎖結構也可以通過簡單的pH調節(jié)來破壞和重建實現(xiàn)涂層的反復拆卸/重組，拆卸效率為96%，回收效率為97%。此外，這種pH響應絮凝組裝策略適用于多種無機粒子，以及在保持FPUF固有力學特性的同時，構建了高效的阻燃抑煙涂層，涂層泡沫的峰值熱釋放速率和峰值煙釋放速率分別降低了52%和72%。這項工作將為具有耐用和可回收集成的功能涂層開辟道路。
原文鏈接:https://doi.org/10.1039/D3MH00720K
通過物理共混或化學共價進行阻燃處理以賦予材料高火安全性是降低火災風險的重要途徑，但因其難以分離導致廢棄阻燃材料處置面臨諸多難題。一方面，廢棄阻燃高分子材料因長期老化使得阻燃劑發(fā)生分解、遷移、析出等對環(huán)境造成嚴重危害；另一方面，阻燃劑難以有效回收和循環(huán)利用導致資源浪費。團隊報道了一種具有高阻燃效率、環(huán)境耐受性和可完全循環(huán)回收的多功能納米阻燃劑（ACS Materials Letters, 2023, 5 , 1692）。通過含磷修飾生物多酚單寧，經(jīng)多重超分子作用快速構建具有溶劑/溫度響應可逆組裝特性的含磷-多酚納米球 (PPNs)，其在高溫、水、酸和表面活性劑溶液等多種苛刻環(huán)境中高度穩(wěn)定，但通過特定環(huán)境刺激下超分子作用的可逆失穩(wěn)和重構，實現(xiàn)從FPUF中的高效分離、再生和循環(huán)利用，回收率達96.7%。此外，基于多酚和含磷結構潛在的自由基淬滅活性，提出“寬溫域自由基捕捉”的阻燃新方法，實現(xiàn)PPNs對FPUF熱解初期和燃燒階段鏈式自由基的高效捕捉；結合納米增強效應，阻燃FPUF表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性、功能耐久性、抗老化性、高強度/韌性并保持高力學回彈。該工作首次實現(xiàn)高分子材料中多功能納米阻燃劑的完全循環(huán)回收，為阻燃劑高效率化設計、長效使用、多功能集成和可持續(xù)發(fā)展提供新思路。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsmaterialslett.3c00403
針對現(xiàn)有研究主要集中在單一改善結晶性能或提高韌性，團隊提出了通過化學共聚“雜呋喃單元”實現(xiàn)可回收PET結晶性能與韌性同時改善的新策略。一方面，呋喃在結構上與苯環(huán)類似，都屬于共軛結構且鍵長相近。因此，呋喃作為共聚酯鏈中的“雜單元”，起到均相成核作用并加速晶體生長速率。另一方面，呋喃單元同時調節(jié)PET共聚酯的一級化學結構、二級鏈構象和三級聚集態(tài)結構，使得共聚酯自發(fā)形成了長程有序的“葉脈”狀結晶，進而提高了共聚酯的沖擊韌性。僅需0.99 mol%的呋喃含量，PET共聚酯的結晶速率提高了1.8倍且沖擊強度增加了4倍，表明這種基于源頭化學結構設計的聚合物改性的超高效率。在使用壽命結束后，該聚酯中的原料單體均可以被化學回收，再通過熔融聚合得到再生聚酯，實現(xiàn)了高性能聚酯材料的閉環(huán)化學循環(huán)。該工作發(fā)表在Macromolecules（2023, 56, 8823-8833），并被遴選為當期的免費封面（Front Cover）。
5.新型可反復化學循環(huán)高分子
發(fā)展可高效解聚為其可聚合單體，進而構建“單體?聚合物”的反復化學循環(huán)，同時兼具實用性、環(huán)境友好性的新型高分子材料，是解決傳統(tǒng)高分子材料因不當處置導致的“白色污染”、“微塑料污染”等生態(tài)環(huán)境污染，以及資源浪費和碳排放問題的重要途徑之一。團隊在以上方面已開展了二十多年的研究工作，在國際上最早提出可反復化學循環(huán)的生物降解高分子是一次性使用高分子材料制品的理想材料。最近，通過簡單高效的一步反應合成了一種七元醚內(nèi)酯，即3,4-二氫-2H-苯并[b][1,4]二氧雜環(huán)丙烷-2-酮（BDXO），并成功實現(xiàn)其可控開環(huán)聚合制備了新型可反復化學循環(huán)環(huán)境友好半芳香族聚(醚-酯) PBDXO（Macromolecules, 2023, 56, 2465-2475）。系統(tǒng)深入地研究了單體BDXO在本體和溶液中的開環(huán)聚合及其動力學和熱力學過程，得到了相關熱力學參數(shù)，即標準聚合焓變（
，?14.52 kJ·mol–1）和熵變（
，?30.90 J·mol?1·K?1），并計算出溶液中的聚合上限溫度（Tc，196.8 °C）。制備的聚合物PBDXO不僅熱性能優(yōu)異、力學性能良好、可生物相容、可水解降解，而且可通過本體熱解聚高效地回收BDXO單體，回收單體產(chǎn)率大于92%、純度達到96%；厥諉误wBDXO可在相同條件下再次開環(huán)聚合，得到與初始PBDXO結構和性能幾乎一致的再生PBDXO，從而建立了“單體BDXO?聚合物PBDXO”的反復化學循環(huán)。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.2c02172
傳統(tǒng)膠粘劑化學性質穩(wěn)定，使用完成后難以脫膠進而無損回收膠粘劑與被粘基材。通過膠層的降解是實現(xiàn)脫膠的一種可行策略，但常規(guī)的可生物降解聚合物如脂肪族聚酯分子極性低、活性基團少，缺乏與被粘基材表面的相互作用，無法用于替代傳統(tǒng)的膠粘劑（ACS Sustainable Chemistry & Engineering，2023, 11, 10667-10676）。針對這一問題，團隊提出采用聚對二氧環(huán)己酮（PPDO）這種脂肪族聚酯-醚設計可降解/解聚脫膠的新型可循環(huán)利用膠粘劑。以聚乙烯醇為大分子引發(fā)劑，通過開環(huán)聚合合成了PPDO基梳狀接枝共聚物。接枝共聚物膠粘劑中含有大量接枝鏈，其鏈末端的活性羥基以及重復單元中的醚鍵可以與被粘基材表面的極性基團形成氫鍵、范德華力等相互作用。與此同時，柔順的接枝鏈可以極大的減少與被粘基材之間的粘附表面能，使得膠粘劑對多種基材（木材、玻璃、金屬、塑料等）都表現(xiàn)出較高的粘接強度。使用完成后，膠粘劑可以在溫和的條件下降解脫膠，無損回收被粘基材。膠層降解產(chǎn)物通過酸化-脫水環(huán)化或簡單熱解可完全回收為單體，實現(xiàn)閉環(huán)循環(huán)利用。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c01197
王玉忠院士團隊長期致力于“四個面向”搞科研，堅持從基礎做到應用，突破卡脖子的關鍵技術，實現(xiàn)成果轉化應用，引領相關方向的發(fā)展，形成了“基礎研究—應用研究—技術發(fā)展—推廣應用”的良性循環(huán)創(chuàng)新體系，推動科技成果向實際生產(chǎn)力的轉變，服務國家需求與經(jīng)濟主戰(zhàn)場。在高分子材料的循環(huán)與升級回收研究方向的今后發(fā)展中，團隊將繼續(xù)在熱塑性高分子材料的可控降解與轉化、熱固性高分子的定向重構與升級回收，以及混雜高分子材料的源組分協(xié)同升級回收方面開展工作，并加快研究成果的應用和轉化；同時大力開展綜合性能好的可閉環(huán)化學循環(huán)高分子材料的設計合成。該方向涉及催化科學、材料科學、高分子化學、有機化學、物理化學以及化學工程等多學科交叉領域，為加快科學、技術、工程深度有機結合，促進該研究方向高質量發(fā)展，現(xiàn)誠邀海內(nèi)外相關領域的優(yōu)秀研究人員加盟團隊，攜手共創(chuàng)佳績。
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