广东
近日，清华大学张希教授和湖南大学秦博副教授发表综述文章，总结了近年来在聚合物解聚领域的重要进展。文章主要包括两方面的内容：一是商品化聚合物的解聚，通过化学回收得到可重复使用的单体以及与单体相关的结构明确的化合物；二是设计新一代可解聚的聚合物，在温和的解聚条件下实现单体的高效回收。最后，作者讨论并展望了高分子解聚的未来发展趋势以及所面临的挑战和机遇。
背景介绍：
1920年，德国化学家施陶丁格首次提出了“大分子学说”，指出聚合反应的产物实际上是由化学键连接的重复单元形成的分子量很大的聚合物，这标志着高分子学科的诞生。经过一百多年的发展，聚合物材料已经成功地将低成本、优异的使用性能和易于成型加工的特性完美地结合在一起，成为现代生活和全球经济不可或缺的重要组成部分。据统计，全球每年生产超过4亿吨塑料，而塑料的生产也消耗了大量的石化资源。然而，使用后的塑料制品只有不到15%能够回收利用，而剩余的塑料垃圾又很难在自然环境中快速降解，因此造成了严重的资源浪费和环境污染等问题。通过化学解聚的方法，将使用后的聚合物材料回收为原始的单体分子，并利用回收得到的单体重新制备原始的聚合物，能够有效构建闭环的聚合物生命周期，是解决塑料污染问题的理想方案之一。
本文亮点：
回顾施陶丁格关于高分子科学的开山之作——《论聚合》，作者发现在讨论聚合时，施陶丁格已经明确提出了解聚的概念。他明确指出聚合的产物在高温下可以发生部分解聚。尽管早期的研究已经观察到了高温解聚的现象，但是主要是在高温下，聚合物发生降解，生成低聚物的混合物。在这篇综述中，作者阐述了降解和解聚的区别。降解更侧重于聚合物分子量的下降，并不指定生成某种结构明确的化合物；相比之下，解聚往往是聚合的逆过程，一般是指生成单体或者与单体相关的结构明确的化合物。如前所述，虽然高分子的解聚并不是一个新的概念，而是一个古老的话题，但随着塑料污染问题的加剧，通过解聚实现化学回收得到单体的思路逐渐引起了广泛关注。在这篇综述中，作者概述了当前解聚领域的最新进展，主要包括两个方面：一是商品化高分子的解聚，二是设计和合成新一代可解聚的聚合物材料。
图1.综述的主要内容示意图
1.商品化高分子的解聚
商品化的聚合物材料在使用后，只有少部分能够得以回收利用，其中主要是通过物理等方法在高温下重新进行挤出或熔融加工，这容易导致材料性能和价值的降低。目前商品化聚合物的化学解聚方法主要包括热解聚、催化化学解聚以及酶解聚等，其核心问题在于如何在相对温和的条件下实现商品化聚合物的可控解聚，以较高的产率得到结构明确的单体等化合物。因此，作者总结了不同解聚方法的适用聚合物范围、解聚条件和工艺，并探讨了不同方法的解聚机理和路径，展望了优化解聚条件和提高解聚效率的方向，为商品化聚合物的高效、温和解聚提供新的思路。
2.设计新一代可解聚的聚合物
传统商品化聚合物的解聚和回收是应对当前塑料等废弃物污染的当务之急，同时构思和设计新一代具有闭环生命周期的可持续聚合物也是解决塑料污染最有效的方式之一。目前，为实现低能耗的聚合物解聚和循环回收，其设计主要是基于共价键或者动态共价键的近平衡的聚合-解聚体系。其中，新一代聚合物的解聚方式主要包括关环解聚、溶剂解聚和逆向的可控自由基聚合等方法。作者总结了不同类型可循环再生聚合物的设计思路和聚合方法，讨论了上述聚合物的解聚方法和条件，为构建新一代能够融合聚合性能、使用性能以及可控生命周期的聚合物材料提供新的思路。
总结与展望：
本文围绕聚合物的解聚为主题，介绍了解聚这一概念的历史，总结和归纳了不同聚合物解聚的类型，为商品化的聚合物在温和条件下的催化解聚以及设计新一代可解聚的聚合物提供了新思路。此外，作者还展望了聚合物解聚机理、解聚方法以及未来可控生命周期的聚合物材料的设计，这些将有助于推动聚合物行业向更加绿色可持续的循环聚合物经济方向发展。
文章详情：
On Depolymerization
Bo Qin* and Xi Zhang*
Cite this by DOI:10.31635/ccschem.023.202303460
文章链接：https://doi.org/10.31635/ccschem.023.202303460
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