浙江大学谢涛教授最新《Nature Chemistry》热固性聚氨酯泡沫化学升级再造，向高性能3D打印光敏树脂发展

热固性聚合物具有易于加工和热机械性能稳定的特点，因此几乎在社会的方方面面都不可或缺。热固性聚氨酯泡沫（PUF）在产品设计（如汽车座椅、家具和航空航天部件）中尤其受欢迎，全球年产量达 1200 万吨然而，热固性聚合物的难处理性也日益成为环境问题。目前，聚氨酯泡沫塑料在使用后大多被填埋或焚烧，这对环境造成了巨大破坏。

在此，浙江大学谢涛教授报告了一种用于热固性聚氨酯泡沫升级和回收利用的高效化学策略，其产品的经济价值远远高于原始材料。从商品泡沫开始，本文展示了在温和的条件下，聚氨酯网络被化学分解成可溶解的混合物。作者证明，通过添加各种网络重整添加剂，可配制出具有可调材料机械性能的3D打印光敏树脂，其机械性能优于高性能商用树脂。作者对商品泡沫的直接升级再循环具有经济上的吸引力，而且可以轻松实现，其原理还可以扩展到其他商品热固性塑料。相关成果以“Chemical upcycling of commodity thermoset polyurethane foams towards high-performance 3D photo-printing resins”为题发表在《Nature Chemistry》上。第一作者为Zenghe Liu，方子正和郑宁为共同一作。

作者认为，一种能将聚氨酯泡沫转化为更高价值材料的高效方法，是解决这一难题的经济可行的方法。与完全用化学方法分解聚氨酯泡沫网络以只回收低价值的多元醇前体不同，作者认识到，更有吸引力的方法是部分分解网络，使其达到可以重新加工的程度。这种方法有两个显著的优点：(1) 反应条件可以温和得多；(2) 获得的混合物可以完全转化为网络，而无需提纯。这两点都将大大降低回收成本。最重要的是，可以设计一个后续步骤，使得到的混合物可以直接用于重构新的聚合物网络，从而获得性能优越、价值高的各种产品。在本文中，通过这种网络破碎和重构策略（图 1a），作者成功地将商品 PUF 升级为可重构的韧性弹性体和高性能三维（3D）打印树脂。

小结: 在上述工艺中，DMF 和 TMG 可完全回收利用，在进行化学降解之前，可将蓬松的 PUF 压缩成紧凑的薄膜，从而大幅减少其用量。升级再循环的材料/产品都含有大约 70% 的 PUF，必要时可提高到 85%。作者对商品 PUF 进行的开环再循环具有经济上的吸引力，而且无需改变现有产品和生产基础设施。重要的是，网络破碎和重建方法可用于其他包括酸酐固化环氧树脂和聚酯的工业热固性材料。

来源：高分子科学前沿

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