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研发可持续发展的新型高分子材料

2024年06月19日 来源: 中国石化报  作者:
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    中国工程院院士王玉忠说,生物基高分子材料、生物降解高分子材料、可回收循环利用的高分子材料,都是可持续发展的新型高分子材料。

    可循环,意味着高分子材料易回收利用,要么通过物理循环回收为其聚合物,要么通过化学循环回收为其聚合的单体。

    可反复化学循环,既是化学闭环循环(可解聚为其合成单体),又具有高单体回收率(几乎可完全解聚为单体)特点。

    PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)是单一品种产量最大的高分子材料,但易燃,全球每年废旧PET达3600万吨,而废旧PET自然解聚需要数百年。王玉忠带领四川大学团队,树立聚酯全生命周期绿色设计理念,设计合成分子主链含儿茶酚-M配位结构的PET共聚酯,可纺性良好,金属离子M均匀分布于纤维表面,改性聚酯面料集成阻燃抑烟、紫外屏蔽、抗菌、抗静电、远红外发射、自修复六大功能。利用配位键溶剂/温度响应特性,含配位结构共聚酯可实现自催化乙二醇解、甲醇解及水解,以乙二醇解为例,共聚酯转化率近100%,并可高效分离回收单体。

    王玉忠团队还利用机器学习辅助设计优化了低烟低热释放本征阻燃聚碳酸酯,可耐受1400摄氏度火焰灼烧,适用于车内耐高温防火场景,如电池外壳;可化学闭环循环回收,且回收成单体再聚合后保持阻燃性能;燃烧测试可满足大飞机内饰材料标准。

    此外,王玉忠团队还研发了可吹塑可降解回收高性能PBS(聚丁二酸丁二醇酯)共聚酯,加工性能优异、可自然降解,拉伸性能和撕裂强度远优于PBAT(己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)薄膜;研发了可回收耐穿刺高性能生物基聚酯,可3D打印,可反复化学循环,回收得到高纯度单体,单体再聚合成聚酯具备优异性能;研发了集高性能与可化学闭环循环于一体的生物基聚酯材料,可在温和条件下快速高效解聚。

 

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