大发体育自1950年开始大规模生产塑料（当时产量约为200万吨）以来，塑料产量的年复合增长率为8.4%，2017年产量达到3.48亿吨左右。据估计，现已生产83亿吨。其中可细分为73亿吨树脂和添加剂（树脂塑料平均含有7%的添加剂），以及10亿吨纤维，照此下去，蓝色地球可能变成“塑料星球”。。但问题更严重的是，塑料已经渗透到地球上一些最偏远和最原始的地区。相关研究在2023年7月12日，同期登上Nature大发体育，并被选为封面论文。
因此，加强塑料的回收和升级利用研究成为目前高分子领域的重要命题。在此，编辑部整理了近一年发表在Nature、Science上的塑料升级回收最新进展，以飨读者。
2022年9月22日，加州大学伯克利分校John F. Hartwig课题组开发了一种新聚乙烯降解工艺，他们通过一连串的催化过程，首先将不饱和性引入PE链，然后通过烯烃复分解和异构化的组合实现随后的C-C键裂解解开碳链以形成丙烯。该工艺使用催化剂将长聚乙烯聚合物成功分解成丙烯小分子。通过这一工艺将高密度（HDPE）或低密度（LDPE）的高分子量聚乙烯脱氢并与乙烯发生复分解反应形成丙烯，收率高达80%。结合聚乙烯材料应用的普遍性和该工艺的高效性，这种聚乙烯分解为丙烯的工艺具有十分广阔的应用前景。该工艺以题为“Catalytic deconstruction of waste polyethylene with ethylene to form propylene”的文章发表于Science上。
2022年10月13日，美国国家可再生能源实验室Gregg T. Beckham教授联合威斯康星大学麦迪逊分校Shannon S. Stahl教授课题组利用金属催化的自氧化作用将混合聚合物解聚成含氧小分子的混合物，这些小分子是生物转化的有利底物。作者设计了一种强大的土壤细菌（假单胞菌，Pseudomonas putida），这种细菌可以将这些含氧化合物输送到一个单一的示例化学产品中（ β-酮基己二酸或多羟基烷酸酯）。这种混合工艺建立了一种将混合塑料废料选择性地转化为有用的化学产品的有效策略。相关成果以“Mixed plastics waste valorization through tandem chemical oxidation and biological funneling”为题发表在Science上。
2023年2月23日，慕尼黑工业大学JohannesA.Lercher教授、慕尼黑工业大学/华东师范大学刘玥教授以及Zhang Wei 博士提出了一种独特的方法，利用高离子反应环境来提高聚合物的反应性并降低离子过渡态的能量。将聚合物C-C键的内热裂解与裂解产物的放热烷基化反应相结合，可以在低于100℃的温度下将聚乙烯和聚丙烯完全转化为液体异构烷烃（C6至C10）。这两个反应都是由在氯铝酸盐离子液体中生成的路易斯酸物质催化的。烷基化产物形成一个独立的相，很容易从反应物催化剂混合物中分离出来。该工艺可以将未加工的消费后物品转化为高质量的液态烷烃，而且产量很高。相关研究成果以题为“Low-temperature upcycling of polyolefins into liquid alkanes via tandem cracking-alkylation”发表在《Science》上。
2023年4月6日，科罗拉多州立大学Eugene Chen教授课题组报告了一种合成PHA平台，该平台通过消除PHA重复单元中的α-氢来解决热不稳定性的根源，从而在热降解过程中排除容易的顺式消除。PHA中的这种简单的α,α-二取代显着提高了热稳定性，以至于PHA变得可熔融加工。协同地，这种结构修饰还赋予PHA机械韧性、固有结晶度和闭环化学可回收性，从而解决了目前PHA面临的三个挑战。相关研究成果以题为“Chemically circular, mechanically tough, and melt-processable polyhydroxyalkanoates”发表在《Science》期刊上。Li Zhou，Zhen Zhang为本文共同第一作者。
2023年4月19日，马里兰大学胡良兵教授与普林斯顿大学琚诒光教授提出了一种无催化剂、远离平衡的热化学解聚方法，可以通过热解从商品塑料（聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)）中生成单体。这种选择性解聚过程通过两个特征实现：(1)空间温度梯度和(2)时间加热曲线。空间温度梯度是使用多孔碳毡的双层结构实现的，其中顶部电加热层产生热量并将热量向下传导到下面的反应器层和塑料。由此产生的温度梯度促进塑料在遇到穿过双层的升高温度时持续熔化、芯吸、蒸发和反应，从而实现高度解聚。同时，脉冲电流通过顶部加热器层会产生一个时间加热曲线，该曲线具有周期性的高峰值温度（例如，约600°C）以实现解聚，但瞬态加热持续时间（例如，0.11s）可以抑制不需要的副反应。使用这种方法，作者将PP和PET解聚成相应的单体，产率分别约为36%和43%。总体而言，这种通电时空加热(STH)方法可能为全球塑料垃圾问题提供解决方案大发体育。相关研究成果以题为“Depolymerization of plastics by means of electrified spatiotemporal heating”发表在最新一期《Nature》上。Qi Dong, Aditya Dilip Lele, Xinpeng Zhao, Shuke Li为本文共同第一作者。
2023年4月26日，丹麦奥胡斯大学Troels Skrydstrup教授（通讯作者）和Alexander Ahrens（第一作者兼通讯作者）共同报告了一种过渡金属催化的方法从环氧树脂复合材料中回收双酚A和完整纤维。在钌催化下，化学反应断开了聚合物中最常见连接的C（烷基）-O键。作者展示了这种方法在相关的未改性胺固化环氧树脂以及商业复合材料中的应用。作者的结果表明，热固性环氧树脂和复合材料的化学回收方法是可以实现的。相关成果以“Catalytic disconnection of C–O bonds in epoxy resins and composites”为题发表在《Nature》上。
2023年4月26日，科罗拉多州立大学Eugene Y.-X. Chen团队和哥伦比亚大学Sanat K. Kumar，Tomislav Rovis合作联合发表了一篇关于不混融聚合物的通用混合方案，该方案可以应用于大多数聚合物，使得回收站的混合塑料可以实现快速混合回收并在加工利用。即将动态交联剂安装到几类混合后不相容的聚合物上，实现混合聚合物链之间的键合。该方案为塑料的快速低成本回收提供了有前景的回收策略，为塑料的回收利用打开了新的思路。该工作以题为“Dynamic crosslinking compatibilizes immiscible mixed plastics”的文章发表于Nature上。
2023年8月10日，弗吉尼亚大学刘国良教授课题组通过梯度温度热解将PE和聚丙烯(PP)或者它们的混合物转化为蜡并抑制小分子产生，进一步用硬脂酸锰氧化将蜡升级转化为脂肪酸的新方法，其转化率约为80%，数均摩尔质量分别高达约700道尔顿和670道尔顿大发体育。研究人员进一步将脂肪酸转化为高价值、市场容量大的表面活性剂，并验证了这一路线的可行性。相关论文以“Chemical upcycling of polyethylene, polypropylene, and mixtures to high-value surfactants”为题，发表在了Science上大发体育，第一作者为Xu Zhen。
“双碳目标”及“禁塑令”之下，塑料升级回收，势在必行！而当前，越来越多的终端市场（汽车、消费电子、通讯行业）为了减免排放，降本增效，也开始使用回收塑料进行生产应用。学术进步指引行业发展，相关材料企业迫切需要转型与升级！
2023年10月22-24日在江苏省南京市举办的2023长三角先进高分子材料产业发展大会，涵盖政策发展、市场分析、投融并购、产业链安全、出海扩链、专精特新、前沿技术、项目路演大发体育、校企合作等，特设新能源高分子、电动汽车高分子、航天航空高分子等应用专场。想要一网打尽高分子更多最新进展，来这里，您可以寻找到一些答案。