王玉忠院士：聚烯烃、聚酯、混杂高分子、环氧树脂、不饱和聚酯树脂的化学升级回收

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8月29日，四川大学王玉忠院士团队在《高分子学报》发表专论：《高分子材料的化学升级回收》

文章概述：

高分子材料的回收按回收目的不同，可分为物质回收(matter recovery)和能量回收(energy recovery).其中，能量回收主要是通过焚烧回收热能；物质回收的方式有多种：分为物理(机械)回收(mechcycling/physcycling)、化学回收(chem-cycling)、物理(机械)化学回收(physchemcycling/mechchemcycling)和生物回收(biologcycling). 近年来，学界和产业界开始关注回收产物的品质、性能或价值(包括经济/环境价值)，根据回收产物的这些指标高低，分为“升级回收”(upcycling)和“降级回收”(downcycling)；当回收产物为被回收物的原料聚合物或聚合单体(再聚合成原料聚合物)时，则称为“循环回收”(recycling/closed-loop recovery)，前者称为物理循环回收(产业界也称为“物理/机械再生”) (mechanical/physical recycling)，后者称为化学循环回收(产业界也称为“化学再生”)(chemical recycling). 不同的回收方式均可能实现升级回收(即以高值化利用为目标的回收)和循环回收.

从高分子材料的可持续发展角度考虑，最佳的回收方式是高分子材料的循环回收，即能百分之百地回收其聚合单体/聚合物. 尽管通过物理/机械回收可以回收原料聚合物，实现物理循环回收，简单易行，是目前主要采用的回收方法，但回收的聚合物性能往往被劣化；另一方面，尽管通过化学回收方法可以将被回收的高分子材料解聚为其聚合单体，再聚合为其聚合物，实现化学循环回收，可做到回收聚合物与原聚合物性能无差异的反复循环，但并非所有高分子材料都能通过经济有效的方式解聚为其聚合单体而实现化学循环回收.因此，致力于回收产物的品质、性能或价值获得提升的高分子材料升级回收(表1)越来越受到关注.

文章在提出的高分子材料回收方法分类的基础上，重点讨论了化学回收，特别是以提高回收产物的品质、性能和价值为导向的化学升级回收，总结和评述了量大面广的典型热塑性高分子材料、热固性高分子材料和混杂高分子材料体系的化学升级回收的研究现状，介绍了作者团队近年来在该领域的研究新进展，并对未来发展进行了展望. 与高分子材料的物理回收相比，化学回收具有方法多样化、可设计性强，回收产物因高分子结构和条件控制不同(化学键的选择性断裂)而异等特点，因此化学回收比物理回收更具实现升级回收的潜力。

文章主体（详情请下载报告） ：

1、热塑性高分子材料的化学升级回收

1.1 聚烯烃的化学升级回收

1.2 聚酯的化学升级回收 2 热固性高分子材料的化学升级回收 2.1 环氧树脂的化学升级回收 2.2 不饱和聚酯树脂的化学升级回收 3 混杂高分子材料的化学升级回收

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结语

为保证高分子材料的可持续发展以及我国“双碳”目标的实现，高分子材料的回收利用将成为现在乃至未来高分子领域的研究重点. 然而不同于小分子化学反应，高分子材料的化学回收过程除化学键的断裂外，还与材料组成和聚集态结构紧密相关. 高分子材料的化学升级回收应以应用为导向，发展基于降解与重构为基础的新原理与新方法，丰富现有高分子材料回收理论体系，努力做到过程的绿色环保，最大限度地减少升级回收所需的能耗，提高回收产品的替代潜力及市场接受度，以匹配废弃高分子材料的巨大体量.

在热塑性高分子材料化学升级回收研究方面，目前关注于聚烯烃降解回收化工原料，然而催化剂的高效选择性、催化原理，新的催化反应仍然是亟需探索的问题. 而对于热塑性聚酯而言，降解方法与功能/高性能化的适应性调节是今后需要关注的研究方向. 对于热固性高分子材料，降解过程中的传质、传热是影响树脂降解速率、产物可控性的重要因素，溶剂的多种参数，如溶解度参数，黏度、渗透性等均对树脂微观形貌变化有影响，因此预处理试剂与树脂之间的相互作用机理需要进一步探讨. 对于纤维增强树脂复合材料，为了回收高质纤维，需要对未粉碎的废料进行降解，这势必将增加回收难度，影响反应试剂的传质过程，降低反应效率，因此仍然需要进一步探索绿色高效的催化降解体系. 除纤维增强高分子树脂基复合材料外，含有其他添加剂(如增塑剂、阻燃剂)的高分子材料混杂体系，其回收利用更为复杂，难度更大. 因此，需针对不同种类与性质的添加剂，结合高分子基材的结构特点，建立含有各类添加剂的混杂高分子材料升级回收新途径.

王玉忠 教授

王玉忠，男，1961年生，中国工程院院士。现任四川大学化学学院教授。创建了环保型高分子材料国家地方联合工程实验室、新型防火阻燃材料开发与应用国家地方联合工程研究中心、省部共建环境与火安全高分子材料协同创新中心等国家和省部研究平台。主要从事环境友好高分子材料研究，在高分子材料绿色阻燃高性能化、生物基与生物降解高分子材料、高分子材料循环与升级回收等领域取得了系统的基础和应用研究成果。发表的论文近10年SCI他引超过2万次，3项基础研究成果入选《国家自然科学基金资助项目优秀成果选编》；获授权发明专利160余件，专利实施应用取得显著经济效益。作为第一完成人，获得包括国家自然科学奖、国家技术发明奖和国家科技进步奖三大奖在内的国家和省部科技成果奖13项；获何梁何利科技进步奖、四川省最高科技奖、四川省教书育人名师、优秀研究生指导教师、四川大学首届“最受学生欢迎教师奖”等荣誉，带领的团队入选教育部创新团队和“全国高校黄大年式教师团队”。

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信息来源：高分子学报

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