浙大張興宏教授團(tuán)隊(duì) Angew：類聚乙烯性能的可循環(huán)含硫塑料
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#含硫塑料
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塑料制品已成為人類生活中不可或缺的重要部分，然而由于難降解和低的回收價(jià)值，塑料使用后的不當(dāng)處置已造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。
當(dāng)前塑料制品的原料大多來(lái)源于石油化工，不可再生，如不能回收和再利用，這些材料的生產(chǎn)也是不可持續(xù)的。
“塑料危機(jī)”的重要解決方案之一是制備化學(xué)可閉環(huán)回收的聚合物。
近年來(lái)這一方案的研究取得了系列進(jìn)展，但很少有化學(xué)可回收聚合物具有類似傳統(tǒng)聚烯烴的優(yōu)異熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。
近期，浙江大學(xué)張成建副研究員和張興宏教授在著名期刊《
Angew. Chem. Int. Ed.
》上發(fā)表了題為
“Chemically recyclable polyethylene-like
sulfur-containing plastics from sustainable feedstocks”
的文章。該文設(shè)計(jì)了
H
2
O
，
COS
和二丙烯酸酯的級(jí)聯(lián)聚合反應(yīng)，合成了化學(xué)可回收的聚合物。其中
COS
經(jīng)水解后產(chǎn)生
H
2
S
，再與二丙烯酸酯偶聯(lián)反應(yīng)，得到含酯鍵和硫醚結(jié)構(gòu)的高分子。該方法采用常見的堿性化合物為催化劑，以及
H
2
S
的高反應(yīng)性，所得產(chǎn)物的分子量高，最高可達(dá)
176.7
kDa
。這一反應(yīng)模式可以采用堿性催化劑，適用于不同結(jié)構(gòu)的二雙鍵化合物，也表明采用便宜的
H
2
S
作為反應(yīng)物，可以得到高分子量的聚
(
酯
-
硫醚
)
。
在合成得到的聚合物中，具有長(zhǎng)碳鏈的聚合物在結(jié)構(gòu)上類似線形聚乙烯，力學(xué)性能與商用的高密度聚乙烯相當(dāng)，具有良好的熱加工性能，可熔融加工成為不同形狀的板材或樣條。而聚合產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中具有短的碳鏈或聚醚重復(fù)單元?jiǎng)t是無(wú)定形的，其中低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物在室溫下具有高的透明性和良好的流動(dòng)性。
采用上述方法得到的聚合物，由于主鏈中的酯基，可以通過(guò)兩個(gè)化學(xué)循環(huán)回收再生。一種是通過(guò)簡(jiǎn)單的堿性水解，得到不溶于水的二醇，過(guò)濾干燥后即可回收（二醇回收率
>97
％
），再酯化后按原路線聚合，即可再得到高分子量的原聚合物；另一種方式是直接采用甲醇醇解，得到含硫醚鍵的二甲酯和二醇，直接縮聚也能得到高分子量的原聚合物。
綜上，這一工作采用來(lái)源廣泛水、羰基硫和二丙烯酸酯為單體，不需復(fù)雜的催化劑設(shè)計(jì)，即可通過(guò)級(jí)聯(lián)聚合的方法，獲得性能類聚烯烴的聚（酯
-
硫醚），可以通過(guò)兩種不同的方式回收再生。因而這些聚合物有規(guī)模化應(yīng)用的前景。這項(xiàng)工作提供了一種性能優(yōu)異的可循環(huán)含硫高分子材料。從整個(gè)地球的硫循環(huán)看，有機(jī)含硫在自然界中最終降解為元素硫或硫酸鹽，后者是植物的必要營(yíng)養(yǎng)成分，而我國(guó)部分地區(qū)土壤缺乏硫元素。因此本文發(fā)展的聚（酯
-
硫醚）也有可能發(fā)展為新型的可降解塑料品種。
浙江大學(xué)高分子系博士生夏燕妮、岳昕辰為本文的第一作者，通訊作者為張成建副研究員和張興宏教授。
張興宏教授簡(jiǎn)介：博士，浙江大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，長(zhǎng)期從事碳一聚合、可持續(xù)高分子的合成研究。張成建副研究員簡(jiǎn)介：浙江大學(xué)特聘副研究員。本科和博士分別畢業(yè)于山東大學(xué)和浙江大學(xué)，于沙特阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)交流訪學(xué)。于
2021
年
9
月加入浙大高分子系任教。曾獲浙江大學(xué)優(yōu)秀博士論文、浙江省化學(xué)會(huì)創(chuàng)新獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
該團(tuán)隊(duì)主要從事高分子化學(xué)的研究及教學(xué)工作。該團(tuán)隊(duì)聚焦可持續(xù)高分子材料研究，在
JACS
、
Nat. Comm
.
、
Angew. Chem. Int. Ed
.
、
Acc. Chem. Res.
和
Macromolecules
等國(guó)內(nèi)外期刊發(fā)表論文
130
余篇；主編出版了專著《
Sulfur-Containing Polymers: From Synthesis to
Functional Materials
》。
原文鏈接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202219251
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