锌和六甲基二硅氧烷为原料制备而成的催化剂

此前的研究大多是将废弃聚乳酸转化为乳酸烷基酯。通过这一过程获得的高相对分子质量聚乳酸材料，需要将乳酸烷基酯水解成乳酸、预聚成低聚物、二聚成丙交酯，然后聚合获得聚乳酸。这种方法虽然可行，但成本昂贵且效率低。



寻求一种将废弃聚乳酸材料直接转化为新聚乳酸材料的方法，具有重要的研究价值和应用前景。王庆刚研究团队的新聚乳酸材料是在原有聚乳酸的基础上合成的，利用降解再聚合实现废弃聚乳酸100%的回收利用，为废弃聚乳酸后处理提供了一种有效解决途径。



为此，研究团队在前期研究基础上，制备出催化效果最佳的金属锌催化剂。该催化剂是以锌和六甲基二硅氧烷为原料制备而成的双(六甲基二硅氧烷)锌即Zn(HMDS)₂。



研究表明，金属锌催化剂在降解再聚合过程中起决定性作用。在以Zn(HMDS)₂催化的降解再聚合过程中，聚乳酸聚合物链被醇可控降解为短链聚合物，通过调节醇的量可以调控降解后短链聚合物的相对分子质量。醇的引入使得聚合物重新获得链增长活性，再聚合过程加入不同当量的丙交酯可以精确控制所得新聚乳酸的相对分子质量。



这项技术的关键是降解过程聚乳酸能否被可控降解至理论链长的短链聚合物，以及再聚合过程短链聚合物能否快速精确再聚合至目标相对分子质量，以此获得性质各异的最终材料。



此外，该策略的反应条件温和、副反应少，减少了完全重新生产聚乳酸的原料消耗，最大程度地提高了聚乳酸的回收再利用效率。