研究背景：

聚乳酸(PLA)是脂肪族中最典型的一种生物降解塑料，它来源于可再生资源，因此可减少对不可再生石化产品的消耗，进而缓解人类资源危机。PLA不仅具有一般高分子材料所具有的基本特性，而且应用性能更为优良，在塑料包装、纺织、生物医学等领域都有广泛的应用。然而，PLA的自然降解周期较长，其生产速度和降解速度的不均衡导致自然环境中堆积了大量的废弃物，对生态环境产生着严重的威胁，因此开发PLA的回收循环体系至关重要。目前来看，通过醇解将废弃PLA转化为乳酸酯是一种可行的策略，乳酸酯一方面可以作为环境友好型溶剂，另一方面可以通过反应转化回PLA。目前，将乳酸酯转化为低分子量PLA已经取得了进展，但是，为了获得高分子量PLA，需要将乳酸酯水解成乳酸、预聚合成低聚物、解聚成丙交酯以及再聚合成PLA，这些方法虽然可行，但成本高且效率低。因此，将聚乳酸废料直接转化为新的聚乳酸材料是一个有趣的研究课题。

研究内容：

作者提出了一种解聚-再聚合的策略将废弃PLA塑料转化成新的PLA原料，在这一策略中，首先使用一种高效的催化剂将废弃PLA塑料解聚成短的链段，然后加入丙交酯再聚合以产生新的高质量的PLA材料。实验过程中，作者详细探讨了不同操作条件对结果的影响，并使用不同的商业PLA塑料作为样品，研究方案的可行性。

主要研究结果：

1.PLA解聚-再聚合化学回收策略

2.不同反应条件下PLA解聚-再聚合结果，反应在室温下进行，结果表明Sn(Oct)2和Zn(Et)2解聚效果不佳，TBD虽然解聚效果较好，但后续再聚合反应不可控，回收的聚合物的分子量比预期低得多，只有Zn(HMDS)2同时拥有较好的解聚和再聚合效果。因此，后续实验使用Zn(HMDS)2作为催化剂进行详细的条件探究。

3. PLA解聚-再聚合结果：(A) 不同催化剂解聚PLA的GPC分析(表1，条目1-4)；（B）Zn(HMDS)2作催化剂，再聚合过程中不同时间PLA的GPC分析(表1，条目3)；（C）Zn(HMDS)2作催化剂，解聚-再聚合过程中Mn和PDI随时间变化的关系图(表1，条目3)；（D）PLA解聚-再聚合前后的部分核磁峰(表1，条目13-14)；（E）PLA解聚-再聚合前后的DSC曲线(表1，条目14)。

4. 不同PLA产品的解聚-再聚合反应，结果表明该策略具有较好的商品适用性。

5. PLA解聚-再聚合的热力学性能：（A）（B）反应前后PLA的DSC曲线；（C）反应前后PLA的TGA曲线，反应后PLA的热稳定性下降，猜想可能与聚合物中存在残余锌有关，因此设置D组实验进行探究，结果证实了猜想，锌含量越高，其热稳定性越差；（D）不同锌含量的PLA的TGA曲线。

6. PLA反应前后的核磁谱图，结果表明催化剂对PLA的酯键断裂表现出选择性，对PBS则没有效果，利用这种方法可以从PLA/PBS共混物中单独分离回收聚乳酸。

研究结论：

在温和的条件下实现了PLA塑料废弃物的解聚-再聚合化学回收。使用甲醇作溶剂，Zn(HMDS)2作催化剂，将PLA可控地断裂到一定的分子量，此时聚合物具有链增长活性，在之后的再聚合过程中，通过补充单体进行扩链反应，链增长速率的差异使再聚合形成的聚合物链长趋于均匀。随后，对不同类型的商业PLA进行测试，结果显示这一方案具有广泛的适用性。在这一方案中，新的聚合物是在废弃PLA塑料的基础上合成的，这将减少合成PLA的原料负担。虽然这项新的研究没有实现完全的闭环化学循环，但提出了一个有前途的概念，不仅仅是化学循环，在聚合物改性和合成领域也可以得到进一步的发展。

参考文献：

YANG R, XU G, DONG B, et al. A “Polymer to Polymer” Chemical Recycling of PLA Plastics by the “DE–RE Polymerization” Strategy [J]. Macromolecules, 2022, 55(5): 1726-35.

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.1c02085?ref=pdf