今日Science重磅：高效回收的高性能塑料！

前言

塑料是現代社會的一大材料。因為其種類繁多，合成、加工容易，耐用性好，因此塑料在生活中幾乎無處不在。

但是，塑料，作為高分子聚合物，其聚合之後，難以分解。因此，人類社會自1907年發明塑料之後，累積的塑料也成為頭疼的難題。而且，塑料的產量每年都在增加，加上每年少於5%的回收利用率，據估計，到2050年，海中堆積的塑料重量將超過魚！

那麼有沒有可降解的塑料？

答案是肯定的。但是，容易且選擇性的降解成單體的塑料往往需要低溫聚合方法，這直接導致其機械強度和熱穩定性無法滿足實際應用需要。另一方面，許多生物或化學可降解方法也無法將塑料完全降解為可重複利用的單體，部分降解的塑料不僅會帶來不可控的環境污染，其回收利用也面臨著繁瑣昂貴的純化過程。

4月27日凌晨上線的Science報道了這一領域的突破性結果，來自Colorado State University的Eugene Y.-X. Chen課題組以研究長文的形式(reserach article)，提出了一種合成策略，可以合成出機械性質堪比商業化塑料，但又可以選擇性降解為單體的的可循環新型塑料(Science 360, 398–403 (2018),DOI: 10.1126/science.aar5498)。同期，Andrew P. Dove在Science上面發表了對此篇文章的評述(DOI: 10.1126/science.aat4997)。

第一作者：Jian-Bo Zhu

通訊作者：Eugene Y.-X. Chen

單位：Colorado State University

全文亮點

可循環塑料的實現策略(圖引自Science 360 (2018), 380)

合成了一種含環己基的五元環的 γ-丁內酯，該單體具有特定的立體化學性質，即該單體有對映異構體；

作者經過聚合催化劑的優化選擇，發現γ-丁內酯在 α- 和 β-位可引發反式開環聚合，該反式聚合在無溶劑、室溫下即可發生。

聚合物在高溫或催化劑存在的條件下，可以完全降解為純單體。該單體可以再次重複聚合成聚合物，轉化率和聚合物質量均無影響，作者可以實現多個聚合--解聚循環。

聚合單體有規則的立體化學特性，將兩種旋光異構體聚合而成的高聚物進行1:1的物理混合之後，聚合物的結晶性，熱穩定性以及溶劑穩定性均大幅提高。作者稱之為立體化學複雜體(stereocomplexed)。

圖文快解

圖1 單體、催化劑、聚合物的結構以及粘度、洗脫性質表徵。

圖2 熱穩定性（TGA,DTG）、H-NMR對起始單體，回收單體和高聚物的表徵。

圖3 兩種對映異構(a,b)以及物理混合(c)聚合物的熱轉變行為與光譜學表徵。

圖4 立體化學複雜體與無定形聚合物得到的外消旋混合體機械與流變性質表徵。

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