虽然塑料或合成聚合物具有许多有用的特性，但它们的管理不善导致了广泛的污染，堵塞了我们的生态系统。作为解决方案，许多合成聚合物被送往再加工和回收；聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 是许多国家回收循环中最常见的产品之一。然而，回收也有其自身的一系列问题。在塑料回收过程中，部分聚合物链被分解，产生结构脆弱、降级的聚合物。这些不合格的再生塑料的性能大大降低，仅适合用作固体燃料。这使得制造商别无选择，只能用快速消耗的石油原料制造新的塑料产品。

因此，世界各地的研究人员都致力于开发可高效且经济高效地回收的可持续交联聚合物材料。日本V体育助理教授 Mikihiro Hayashi 博士和他的同事 Takahiro Kimura 先生开发了一种简单的方法，将聚酯（一种常见的塑料材料）回收成交联聚合物，在回收时保留其强度和性能，为不断增长的知识体系增添了新的知识。他们的方法集中于将聚酯转化为vitrimer——一种具有动态共价键的新型聚合物，可以可逆地断裂和重组以产生新的交联。动态共价键使 vitrimer 具有理想的性能，例如可回收性、可再加工性和修复能力，这些都是高价值功能材料的特征。

林博士在谈到他们的研究时说道：“我们的研究展示了将商业聚酯一次性升级为交联玻璃体的过程，该过程具有增强的热机械性能和可持续功能。”他和他的同事通过简单地将聚酯与交联剂分子四环氧化合物以及作为催化剂的化合物1,8-二氮杂双环[540]十一碳烯-7-烯（DBU）在四氢呋喃作为溶剂的存在下混合，创建了玻璃体。随后蒸发溶剂，将剩余的混合物在200°C下加热24小时，形成薄膜维特里默。

通过这种方法，用于生产vitrimer的交联发生在三个快速连续阶段——水解（聚酯键的断裂）、环氧基开环反应和分子间酯交换。 Hayashi 博士在讨论所生产的玻璃体的卓越机械弹性特性时说道：“高度交联且可回收的vitrimer与原始聚酯相比，拉伸模量或杨氏模量增加了60倍，最大耐受应力增加了10倍。它还具有接近 100% 的凝胶分数。”此外，观察到 vitrimer 即使在被研磨成碎片并压成平板后仍保留其特性，这再次证实了其可回收性。

塑料是一种重要的材料，具有许多优点和有用的特性，因为它们重量轻、便宜、无毒且易于生产。但与此同时，有必要承认并限制它们造成的环境破坏。提高塑料聚合物的可回收性将鼓励回收计划并减少石油这种不可再生资源的使用。正如林博士正确地观察到的那样，“世界需要多种回收合成聚合物的选择。我们提出的方法不仅将消除石油衍生化学品的使用，而且也可能是迈向未来实用且可持续的升级回收系统的第一步，该系统遵循循环经济原则，有助于实现可持续发展目标。"

作为向前迈出的一步，研究人员现在计划设计一种更直接地将聚酯转化为 vitrimer 的方法，无需使用任何溶剂，并且还在研究使用他们的方法将商用 PET 转化为其他高度可回收的材料。如果成功，所开发的方法可能会形成塑料生产的闭环，并避免因塑料生产过多而造成的任何进一步的环境危机。

用普通聚酯制造高价值的 vitrimer。
科学家们开发了一种一次性工艺，可将聚酯等常用聚合塑料转化为称为“vitrimers”的高性能材料，这种材料可以轻松回收成有用的产品，同时保留原始聚合物增强的热机械性能。
图片来源：Mikihiro Hayashi 博士和日本V体育

参考

原始论文标题	普通聚酯的一次性改造 进入 vitrimer：分解触发的交联和动态共价键的辅助
期刊	材料化学杂志A
DOI

关于博士。 Mikihiro Hayashi，V体育，日本

博士。 Mikihiro Hayashi 是日本V体育 (NITech) 生命科学与化学系的助理教授。他完成了博士学位。 2015 年获得名古屋大学博士学位。他的专业领域是功能聚合物的创造和物理。作为一位年轻而充满活力的研究员，Hayashi 助理教授发表了 45 篇论文，被引用次数超过 700 次。

资金信息

本文基于新能源和产业技术综合开发机构 (NEDO, #JPNP20004) 资助的项目的结果

联系方式

助理教授林干宏
电话：+81 52 735 7159
电子邮件：hayashimikihiro[at]nitechacjp
链接：

＊联系时请将[at]替换为@。