中科院聚乳酸循環利用技術迎來突破，回收率可達100%！

聚乳酸（PLA）具有良好的力學性能和可加工性，其制品使用后可以在堆肥條件下降解生成CO2和水，對環境友好。因此，聚乳酸作為典型的可再生原料來源的高分子材料，正逐步發展成為社會所必需的基礎性大宗材料。

不過，聚乳酸的降解通常需要漫長的時間和特定的條件，且降解產物無法實現直接快速循環利用，本質上是一種碳排放過程。隨著“十四五”國內聚乳酸產能的爆發和下游應用市場的擴張，廢棄聚乳酸材料的后續處理問題逐漸引發行業關注。

2022年2月，中科院青島能源所的王慶剛研究員領銜的研究團隊采用了一種聚合物降解再聚合的升級化學循環新策略，以“聚合物到聚合物”的方式成功實現了聚乳酸廢棄物到新聚乳酸材料的循環再利用。

此前的研究大多是將廢棄聚乳酸轉化為乳酸烷基酯。通過這一過程獲得的高相對分子質量聚乳酸材料，需要將乳酸烷基酯水解成乳酸、預聚成低聚物、二聚成丙交酯，然后聚合獲得聚乳酸。這種方法雖然可行，但成本昂貴且效率低。

尋求一種將廢棄聚乳酸材料直接轉化為新聚乳酸材料的方法，具有重要的研究價值和應用前景。王慶剛研究團隊的新聚乳酸材料是在原有聚乳酸的基礎上合成的，利用降解再聚合實現廢棄聚乳酸100%的回收利用，為廢棄聚乳酸后處理提供了一種有效解決途徑。

為此，研究團隊在前期研究基礎上，制備出催化效果最佳的金屬鋅催化劑。該催化劑是以鋅和六甲基二硅氧烷為原料制備而成的雙(六甲基二硅氧烷)鋅即Zn(HMDS)?。

研究表明，金屬鋅催化劑在降解再聚合過程中起決定性作用。在以Zn(HMDS)?催化的降解再聚合過程中，聚乳酸聚合物鏈被醇可控降解為短鏈聚合物，通過調節醇的量可以調控降解后短鏈聚合物的相對分子質量。醇的引入使得聚合物重新獲得鏈增長活性，再聚合過程加入不同當量的丙交酯可以精確控制所得新聚乳酸的相對分子質量。

這項技術的關鍵是降解過程聚乳酸能否被可控降解至理論鏈長的短鏈聚合物，以及再聚合過程短鏈聚合物能否快速精確再聚合至目標相對分子質量，以此獲得性質各異的最終材料。

此外，該策略的反應條件溫和、副反應少，減少了完全重新生產聚乳酸的原料消耗，最大程度地提高了聚乳酸的回收再利用效率。

王慶剛表示，該降解再聚合策略不僅促進了聚合物回收領域的發展，同時在聚合物改性以及新型結構聚合物合成領域具有廣闊的應用前景。下一步，團隊將進一步研究拓展該策略的應用領域，開發更加高效的聚合物回收策略。

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