北京大学Angew：氢化废弃PET为可降解聚酯塑料

▲共同第一作者：郭振博，张浩然

共同通讯作者：马丁/王蒙/唐小燕

通讯单位：北京大学

论文DOI：10.1002/anie.202418157

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近日，北京大学化学与分子工程学院马丁/王蒙/唐小燕合作报道了一种废弃PET升级转化的新方法。该工作通过部分氢化PET链中的芳香环（x）为脂肪环（y），实现了将废弃的 PET 转化为可降解聚酯（即共聚物），该聚酯称为聚对苯二甲酸乙二醇-聚1,4-环己烷二甲酸乙二醇酯（PET-PECHD）。

背景介绍

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）在2021年以2400万吨的产量占据了聚酯塑料最大的商业市场份额，在所有塑料制品中也仅次于聚乙烯和聚丙烯（PET约占塑料市场总量的6.2%）。然而，由于其具有包含苯环结构的高规整性和强疏水性导致其在自然界中数百年内不可降解。目前学术界和产业界已经提出了多种处理废弃PET的策略，包括机械回收、化学回收和生物技术降解。然而，大多数国家的 PET 回收率仍低于 30%，这意味着超过一半的 PET 废塑料最终进入环境，对生态系统构成威胁。因此，开发更高效的废弃PET升级转化路径更有利于塑料废弃物的资源化利用和环境保护。

本文亮点

通过简单一步加氢，实现了废弃PET到可降解聚酯塑料（聚对苯二甲酸乙二醇-聚1,4-环己烷二甲酸乙二醇酯（PET-PECHD））的升级转化。主要反应过程是将PET分子链中的芳香环（x）氢化为脂肪环（y），通过反应条件的优化可以得到 x/y 组成范围从 100/0 到 0/100 的聚酯，并且当 x/y > 87/13 时，其分子量（Mw）能够保持稳定。同时PET-PECHD（x/y > 87/13）在热稳定性和机械强度方面与 PET 相当，并且其断裂延伸率、韧性和阻隔性能得到显著提高。最重要的是，PET-PECHD 在酸性/碱性溶液，PBS缓冲溶液和湿润土壤中表现出优异的降解性，表明其在可降解包装材料上具有一定的应用潜力。

图文解析

通过绕过解聚和小分子转化过程，直接将废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）升级为高性能且环保的聚酯，将大幅节省生产时间和成本。与此同时，与其他将PET升级为聚合物的方法相比，我们的方法更加简单、成本效益更高，并且避免了使用昂贵的化学品和复杂的工艺。然而，仍存在一些需要解决的问题。例如，需要克服回收PET中微量水分引起的分子量下降问题，开发高效的溶剂脱水技术以避免使用超干燥二氧六环所带来的高昂成本，以及开发更高效稳定的氢化催化剂和产品/催化剂分离技术。此外，我们目前在实验室条件下的生产率不高，还有进一步提升的空间。

图1. 废弃PET加氢升级为可降解聚酯PET-PECHD

图2.可降解聚酯PET-PECHD的物理性质评估

图3. 可降解聚酯PET-PECHD的降解性能评估

总结与展望