传统高分子PMMA登上Science丨“可见光+氯溶剂”实现废旧有机玻璃的“一键还原”

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塑料的广泛应用带来了严重的环境问题，尤其是传统回收技术的局限性。目前主流的机械回收法（如熔融再造）会导致塑料性能下降（“降级回收”），而化学回收虽能再生单体，却依赖高温（>400℃）或特殊设计的“定制塑料”（含预装弱键），难以直接处理市售塑料。以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗称有机玻璃）为例，全球年产量超390万吨，但回收率不足10%，亟需一种普适、高效且低成本的解聚技术。

据此，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）Athina Anastasaki教授团队报道了一种主链引发、可见光触发的解聚，可直接应用于含有未公开杂质（例如共聚单体、添加剂或染料）的商业聚合物。2025年2月20日，相关研究以题为“ Visible light–triggered depolymerization of commercial polymethacrylates”的论文发表在顶级学术期刊Science上。

编者按

该工作的突破性在于“主链触发”解聚机制，彻底摆脱了对预装弱键的依赖，首次实现了商业塑料的直接高效回收。相比现有技术，其优势显著：①技术颠覆性：传统化学回收依赖定制塑料（如RAFT/ATRP合成），而新方法直接针对主链，适用范围大幅扩展。② 经济可行性：可见光驱动、溶剂循环、单体易提纯，降低了规模化门槛。

李 编 博士

高分子物理与化学专业

进入废塑料化学循环领域4年

专注PET、PE、UPR等化学回收

图1. PMMA的解聚方法.（左）通过不稳定的链端通过不稳定的链末期解聚. （右）主链 引起的解聚，而无需任何不稳定组。

技术突破：可见光触发，无需弱键也能解聚

利用可见光（415纳米）触发氯自由基反应，直接分解普通商业塑料的主链。其核心亮点如下：

1. 无需“定制塑料”
   

   传统方法依赖预装弱键（如硫酯、卤素端基），而新技术直接从塑料主链启动解聚，适用于含杂质、添加剂或染料的市售产品（如彩色有机玻璃）。

2. 低温高效，近100%回收率

   在150℃和可见光照射下，PMMA的单体回收率高达98%，分子量范围覆盖工业级（最高达160万克/摩尔）。实验证明，即使塑料经过高温加工或含丙烯酸酯共聚物（抑制解聚的常见工业手段），回收率仍超90%。

3. 规模化潜力

   团队成功完成10克级解聚实验，并通过蒸馏提纯单体，溶剂可循环使用5次以上，显著降低能耗与成本。

图2. 通过主链启动，可见光触发了PMMA的解聚。

氯自由基的“剪刀效应”

技术的关键在于溶剂**1,2-二氯苯（DCB）**在光照下释放氯自由基，其作用机制如下：

1. 光激发产生活性氯：可见光促使DCB中的C-Cl键断裂，生成氯自由基。

2. 主链“剪断”：氯自由基攻击塑料主链的C-H键，引发β断裂，逐级解聚为单体甲基丙烯酸甲酯（MMA）。

3. 动态控制：通过开关光源即可启停反应，避免副产物累积。

图3. 探讨了主链引发解聚的机理。

实验还通过电子顺磁共振（EPR）和理论计算验证了该机制（图3），确认氯自由基是核心驱动力，而非传统端基或热解作用。

实际应用前景：直面行业痛点

• 兼容复杂废塑料
  市售有机玻璃（如Plexiglas）常含染料、增塑剂，传统方法易受干扰。新技术对黄、蓝、红、绿等彩色样品均实现94%~98%解聚率（图4A）。

• 混合废料处理
  与PET、聚乙烯等混合时，解聚率仍超90%（PVC因含氯干扰降至69%）。

• 溶剂循环与经济性
  解聚溶剂可重复使用，且单体蒸馏简单（沸点差113℃），适合工业化放大。

图4.商业有机玻璃的脱聚反应.(A)不同颜色的有机玻璃的最终解聚转化. 混合有机玻璃的(B)大规模2米解聚，以及(C)多环使用溶剂进行蓝色有机玻璃解聚. 误差条表示>3次实验的标准差.

该技术突破了传统解聚的两大瓶颈：一方面是普适性：直接处理市售塑料，无需分类或预处理。另一方面是可持续性：低温节能，避免高温热解的污染与高耗能。若大规模应用，有望将PMMA等塑料的回收率从不足10%提升至90%以上，推动“闭环循环”真正落地。

Visible light–triggered depolymerization of commercial polymethacrylates

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（资料来源：Science，若需可查看原文）

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