Nature Materials：通过单一单体的区域不规则聚合策略实现多种聚合物的化学可循环利用
张熙熙
一、 【科学背景】
线性经济模式下的塑料生产与消费会导致严重的环境污染与资源衰竭。缓解当前塑料危机的最重要途径之一，便是开发具有化学可回收性、化学可降解性的新一代高分子材料。针对该问题已有了很多科研进展，包括化学可回收聚合物的研发，这类聚合物通过可逆开环聚合（ROP）完全解聚为原始单体，为构建真正的聚合物循环经济奠定了基础。最近，通过调控聚合上限温度或下限温度的单体设计实验也证明了构建“单体↔聚合物闭环循环的潜力。
然而，商用塑料制品为满足特定实用需求，通常由各种具有特定化学性能的塑料混合组成。这种异质性和复杂性为聚合物的分离回收带来了巨大挑战，不仅增加成本，还导致化学回收的规模化应用难以实现。这更凸显了开发新方法，用以推动混合塑料闭环回收、摒弃严格预分选步骤的迫切性。
含有多种功能键的聚合物作为定制化材料极具优势，广泛应用于热塑性弹性体、生物医用器件和多用途胶粘剂等领域。通常，组成多样化的聚合物合成依赖于不同单体的共聚反应，其难点在于实现聚合物微观结构的精准调控。此外，这类聚合物固有的化学和结构多样性，为其闭环回收增添了额外难度，存在单体难以完全回收、选择组分需多步分离等问题。
二、【创新成果】
近日，来自四川大学的朱剑波教授在Nature Materials期刊发表了题为“Diverse polymers with chemical recyclability via regioirregular polymerization of a single monomer”的论文，研究开发了一种简单的区域不规则聚合策略，通过区域选择性和动态共价键交换，由单一单体制备出不同的聚合物结构。作者通过调控四亚甲基氨基甲酸酯的区域不规则聚合反应时间，合成了氨基甲酸酯键含量可调节的聚氨酯材料（PUₓ，其中 x 代表聚合物中氨基甲酸酯键的百分含量）。所得 PUₓ系列产品展现出卓越的性能，其强度、韧性和气体阻隔性均可与商用塑料媲美。其中，PU57 的粘接强度尤为优异，性能优于商用胶粘剂。值得注意的是，这些多样化的 PUₓ产品均可转化回单一单体，为实现 “单一单体↔多种聚合物” 的闭环循环提供了概念验证。
图1 具有不同功能键的化学可循环聚合物 ©2026 Springer Nature Limited
图2 共价键交换驱动的不同的功能的PUₓ材料 ©2026 Springer Nature Limited
图3 PUx的材料特性 ©2026 Springer Nature Limited
图4 PUx的化学循环 ©2026 Springer Nature Limited
图5 区域不规则ROP制备化学可循环的PBUx ©2026 Springer Nature Limited
三、【科学启迪】
本研究开发了一种区域不规则的开环聚合策略，利用聚合平台制备出具有不同功能键的系列聚合物。利用区域选择性和动态共价键交换的双重作用，仅通过调控反应时间即可简便地合成氨基甲酸酯键含量可调的聚氨酯材料（PUₓ）。所得 PUₓ系列产品展现出显著的性能，其强度和韧性可与iPP、HDPE及传统聚氨酯TPU媲美；同时，PUₓ的粘合度优异，优于常见商用胶粘剂，有望作为高性能胶粘剂。此外，以苯并稠合氨基酯单体（BU）为模型，验证了该区域无规聚合策略的普适性，该平台无需添加额外单体，即可制备多种 PBUₓ材料。值得注意的是，本方法实现了 “单一单体↔多种聚合物” 的化学闭环循环，为新一代混合聚合物的回收利用展现了广阔前景。
原文详情: https://www.nature.com/articles/s41563-026-02498-6
