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作者及发表信息

本研究的主要作者包括Cheng Li、Guangming Yan、Zhongwen Dong、Gang Zhang和Fan Zhang。他们分别来自四川大学化学学院、四川大学材料科学与技术研究所、四川大学高分子材料工程国家重点实验室。该研究于2025年发表在《Nature Communications》期刊上，文章编号为10.1038/s41467-025-57821-7。

学术背景

研究的主要科学领域是高分子材料的化学回收与升级利用。商品聚合物（commodity polymers）如聚碳酸酯（PC）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）在现代社会中广泛应用，但其回收率不足15%，造成了严重的生态和环境问题。传统回收方法需要分离添加剂，导致高能耗和高成本。因此，开发高效的化学回收策略，直接利用回收的单体和添加剂，成为迫切需求。本研究旨在通过化学方法将废弃的PC和PET升级为高性能的聚芳酯（PAR），并探索其在工程塑料中的应用。

研究流程

研究流程主要包括以下几个步骤：

1. 催化剂设计与甲醇解反应
   研究团队设计了一种无金属离子液体催化剂[TBDH]AC，用于PC和PET的甲醇解反应。通过系统研究不同阴离子和阳离子的离子液体催化活性，发现[TBDH]AC在温和条件下表现出最高的催化效率。甲醇解反应在100°C（PC）和150°C（PET）下进行，分别获得了98%和99%的单体回收率。

2. 单体回收与杂质利用
   从废弃PC中回收的双酚A（BPA）中检测到封端剂对叔丁基苯酚（PTBP）的存在。与传统方法不同，研究团队设计了一种两阶段界面聚合技术，直接利用回收的BPA和PTBP进行聚合，避免了额外的纯化步骤。

3. 聚芳酯的合成与性能测试
   通过两阶段界面聚合技术，将回收的PC和PET升级为聚芳酯（R-PAR）。聚合温度控制在5-10°C，随后升至15-18°C进行封端反应。合成的R-PAR表现出优异的热稳定性（玻璃化转变温度Tg=192.8°C）、透光率（高达86.73%）和阻燃性能（UL-94 V-0级），与商用聚芳酯（U-100）性能相当。

4. 大规模实验与生命周期评估
   研究团队在10升机械搅拌反应器中进行千克级实验，验证了该技术的可扩展性。生命周期评估（LCA）表明，与传统的废物管理方法相比，该技术显著降低了全球变暖潜能（GWP）和环境毒性。

主要结果

1. 催化剂的高效性
   [TBDH]AC在甲醇解反应中表现出高催化活性，PC和PET的转化率分别达到98%和99%。催化剂在多次循环使用后仍保持稳定结构。

2. 单体的高回收率与杂质利用
   从废弃PC中回收的BPA纯度为98%，其中含有2-4 mol%的PTBP。通过两阶段界面聚合技术，成功将PTBP作为封端剂利用，避免了额外的纯化步骤。

3. R-PAR的优异性能
   合成的R-PAR在热稳定性、机械强度和熔体流动性方面均优于商用聚芳酯（U-100）。其透光率和阻燃性能也达到了工程塑料的高标准。

4. 生命周期评估的环保效益
   与传统的废物管理方法相比，该技术将全球变暖潜能（GWP）降低了26%，并显著减少了淡水生态毒性和人类毒性。

结论

本研究提出了一种高效、环保的化学升级技术，将废弃的PC和PET升级为高性能的聚芳酯（PAR）。该技术不仅简化了回收流程，还直接利用回收单体和添加剂，减少了能源消耗和成本。通过大规模实验和生命周期评估，验证了该技术的工业可行性和环保效益。

研究亮点

1. 高效的催化剂设计
   [TBDH]AC在温和条件下实现了PC和PET的高效甲醇解，催化剂稳定性优异。

2. 杂质直接利用的创新方法
   通过两阶段界面聚合技术，直接利用回收的BPA和PTBP，避免了额外的纯化步骤。

3. 高性能聚芳酯的合成
   合成的R-PAR在热稳定性、透光率和阻燃性能方面均达到商用标准，且具有更好的熔体流动性。

4. 显著的环保效益
   生命周期评估表明，该技术显著降低了全球变暖潜能和环境毒性，为塑料回收提供了可持续的解决方案。

其他有价值的内容

研究团队还验证了该技术的闭环回收能力，通过甲醇解和再聚合实现了聚芳酯的循环利用。这一过程进一步提高了资源利用效率，减少了废弃塑料对环境的负面影响。

本研究为废弃塑料的化学升级提供了创新且可行的技术路径，具有重要的科学价值和实际应用意义。