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废弃聚乳酸回收再利用添新途

文章来源：中国化工报更新时间：2022-03-01 15:04:16

中化新网讯 2月28日，从中国科学院青岛生物能源与过程研究所传出消息，该所王庆刚研究员领衔的研究团队采用了一种聚合物降解再聚合的升级化学循环新策略，以“聚合物到聚合物”的方式成功实现了聚乳酸废弃物到新聚乳酸材料的循环再利用。

　　王庆刚介绍，新聚乳酸材料是在原有聚乳酸的基础上合成的，研究团队利用降解再聚合实现废弃聚乳酸100%的回收利用，为废弃聚乳酸后处理提供了一种有效解决途径。

　　聚乳酸作为典型的可再生原料(淀粉)来源的高分子材料，正逐步发展成为社会所必需的基础性大宗材料，废弃聚乳酸材料的后处理问题也引起了关注。虽然聚乳酸可在自然界中降解，但这一过程通常需要漫长的时间和特定的降解条件，而且降解产物是二氧化碳与水，无法实现直接快速循环利用，其降解本质是一种碳排放过程，也是资源的浪费。

　　“此前的研究大多是将废弃聚乳酸转化为乳酸烷基酯，但是通过这一过程获得高相对分子质量聚乳酸材料，需要将乳酸烷基酯水解成乳酸、预聚成低聚物、二聚成丙交酯，然后聚合获得聚乳酸。这些方法虽然可行，但成本昂贵且效率低。”王庆刚分析，寻求一种将废弃聚乳酸材料直接转化为新聚乳酸材料的方法，具有重要的研究价值和应用前景。

　　为此，研究团队在前期研究基础上，制备出催化效果最佳的金属锌催化剂。该催化剂是以锌和六甲基二硅氧烷为原料制备而成的双(六甲基二硅氧烷)锌即Zn(HMDS)?。

　　研究表明，金属锌催化剂在降解再聚合过程中起决定性作用。在以Zn(HMDS)?催化的降解再聚合过程中，聚乳酸聚合物链被醇可控降解为短链聚合物，通过调节醇的量可以调控降解后短链聚合物的相对分子质量;醇的引入使得聚合物重新获得链增长活性，再聚合过程加入不同当量的丙交酯可以精确控制所得新聚乳酸的相对分子质量。

　　该研究团队成员杨茹琳表示，这项技术的关键是：降解过程聚乳酸能否被可控降解至理论链长的短链聚合物，以及再聚合过程短链聚合物能否快速精确再聚合至目标相对分子质量，以此获得性质各异的最终材料。此外，该策略的反应条件温和、副反应少，减少了完全重新生产聚乳酸的原料消耗，最大程度地提高了聚乳酸的回收再利用效率。

　　王庆刚表示，该降解再聚合策略不仅促进了聚合物回收领域的发展，同时在聚合物改性以及新型结构聚合物合成领域具有广阔的应用前景。下一步，该团队将进一步研究拓展该策略的应用领域，开发更加高效的聚合物回收策略。

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