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蔡秋泉課題組 Adv. Mater.:廢舊芳香族聚酯升級回收新策略及在100L反應(yīng)釜內(nèi)成功應(yīng)用
2025-06-08  來源:高分子科技
關(guān)鍵詞:聚酯 升級回收

  廢舊聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)因其卓越的耐熱性、絕緣特性和機械性能,被廣泛應(yīng)用于電子、汽車以及日常消費品領(lǐng)域。然而,由于其穩(wěn)定的苯環(huán)結(jié)構(gòu)和疏水特性,PBT在自然環(huán)境中難以降解。傳統(tǒng)的處理方式不僅造成資源浪費,還可能引發(fā)環(huán)境污染問題。目前的回收技術(shù)普遍面臨材料性能下降和經(jīng)濟可行性不足的挑戰(zhàn)。盡管聚合物直接轉(zhuǎn)化策略展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景,但將廢舊PBT高效升級為高性能材料仍受到工藝復(fù)雜性和資源密集型瓶頸的限制,同時所獲得的材料在實際應(yīng)用場景中也存在一定的局限性。 


  為應(yīng)對上述問題,化學(xué)與精細化工廣東省實驗室的蔡秋泉副研究員、浙江理工大學(xué)的張洪杰以及浙江大學(xué)的朱蔚璞教授受基因編輯技術(shù)的啟發(fā),首次提出了一種模塊化分子編輯策略。該策略通過精準修飾廢棄PBT分子的主鏈和端基,以廢棄PBT為原料實現(xiàn)了向高性能PBAT的轉(zhuǎn)化,從而為廢舊聚酯的閉環(huán)再生提供了新途徑。此外,該策略的工業(yè)可擴展性已在100升中試規(guī)模生產(chǎn)中得到驗證。與傳統(tǒng)的商用PBAT(通常需要與其他聚合物共混或添加助劑以滿足性能要求)相比,基于本策略生產(chǎn)的PBAT在拉伸強度和韌性方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢,無需額外添加助劑,并具備可編程特性。這種材料適用于多種應(yīng)用場景,包括注塑成型部件、3D打印組件、薄膜、包裝材料、纖維和織物等。此外,該PBAT可通過重新引入PBT或單體實現(xiàn)閉環(huán)的“聚合物到聚合物”回收,從而大幅提升其社會可持續(xù)性。當材料無法再進行回收時,其仍可通過堆肥保持生態(tài)可持續(xù)性,有效避免對環(huán)境造成有害積累。本研究成功實現(xiàn)了報廢PBT向高性能材料的直接轉(zhuǎn)化,而技術(shù)經(jīng)濟分析進一步表明,該方法在環(huán)境和經(jīng)濟效益方面具有顯著優(yōu)勢。




  該研究以Modular Molecular Editing of End-of-Life PBT for High-Performance Sustainable and 3D-Printable Platforms為題發(fā)表在Advanced Materials上。化學(xué)與精細化工廣東省實驗室(簡稱汕頭實驗室)為本論文第一通訊單位,汕頭實驗室蔡秋泉副研究員、浙江理工大學(xué)張洪杰和浙江大學(xué)朱蔚璞教授為本文共同通訊作者。文章的第一作者是汕頭實驗室的聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生謝慧林和碩士研究生肖廣。



1廢舊PBT進行模塊分子編輯的示意圖



2四種不同端基產(chǎn)物的核磁與質(zhì)譜表征結(jié)果



3性能表征結(jié)果



4應(yīng)用展示



5閉環(huán)回收與堆肥降解評估



6本工作路線的經(jīng)濟效益分析


  該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金(項目編號:52403130、22405242、22275164)、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金(項目編號:2023A1515110526)以及廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項資金(項目編號:STKJ202209079)的資助


  論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202503881


  課題組介紹:蔡秋泉,化學(xué)與精細化工廣東省實驗室紡織材料創(chuàng)新中心副研究員、聚鏈科技(汕頭)有限公司執(zhí)行董事。20216月于浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系獲理學(xué)博士學(xué)位。作為創(chuàng)始人孵化成立聚鏈科技(汕頭)有限公司。目前專注于可降解高分子材料的創(chuàng)新合成方法與功能化的研究。主持項目包括國家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項(“大專項+任務(wù)清單”)、汕頭市引進項目帶頭人落地孵化精細化工企業(yè)專項資金項目,獲化學(xué)與精細化工廣東省實驗室青年人才引進啟動項目支持。以通訊作者或第一作者在Adv. Mater.Mater. Today、Angew. Chem. Int. Ed.Macromolecules等國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表SCI論文10余篇,申請中國發(fā)明專利14件,已獲授權(quán)9件,授權(quán)美國專利1件,申請國際PCT專利2件。

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(責任編輯:xu)
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