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四川大學(xué)王玉忠院士團(tuán)隊(duì) 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(fèi)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(shí)際制品的多功能和高性能化使用要求,同時(shí)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(duì)報(bào)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(jì)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(shí)現(xiàn)了聚酯在溫和條件下的快速高效解聚，經(jīng)簡(jiǎn)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，?shí)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(jì)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(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助支持。


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

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