通讯作者：Anne J. McNeil
通讯单位：密歇根大学化学系
目前，全球商业化聚合物年产量约为3.68亿吨，其中约75%的塑料在一次使用后被丢弃。耐用性和强度既是合成聚合物应用的优势，也是其造成环境污染持久性的原因。废物回收、填埋或焚烧可以减轻它们对环境的污染。但是这些方式不能从根本上解决环境污染和资源浪费，以及回收材料的再利用。基于此，美国密歇根大学Anne J. McNeil教授课题组以含吸水材料交联聚丙烯酸钠（尿布和女性卫生产品的主要吸水成分）作为原料，报告了一种温和有效的合成路线，用于开环回收尿布中的丙烯酸基聚合物，使其转化为压敏粘合剂（PSA）。相关工作以“Giving superabsorbent polymers a second life as pressure-sensitive adhesives”为题发表在Nature Communications上。图1. 压敏粘合剂的合成路线：与基于废尿布的原料（开环回收）相比，由石油原料（工业方法）合成压敏粘合剂。
图2. 通过水解去交联：碱介导和酸催化解交联反应的反应条件与LCA比较。
该方法合成压敏粘合剂主要需经过（i）酸催化或碱介导的去交联生成线性聚合物；（ii）超声处理以降低摩尔质量；（iii）通过Fischer酯化功能化产生粘性，表现出低存储和损耗模量。研究人员进一步评估合成材料的生命周期以确定能源和环境成本。结果表明：通过这种利用高吸水性聚合物为原料，使用开环回收方法合成的压敏粘合剂在所有指标上（二氧化碳排放量和累积能源需求）几乎都胜过源自石油衍生的压敏粘合剂。该开环回收方法涉及解交联和酯化（即无超声处理）的路线具有工业规模化的潜力，为长期存在的废物问题提供可持续的解决方案。图3. 酸催化酯化：聚（丙烯酸）、乙酸和十一酸的酸催化酯化反应条件和产率。
图4. 粘合剂特性和生命周期评估：（a）聚（2-乙基己基丙烯酸酯）的储存（G'）与损失（G''）模量图；（b）每条路线的Chang粘弹性窗口的可视化以及累积能量需求（CED）和全球变暖潜能值（GWP）。
参考文献：
P. Takunda Chazovachii, Madeline J. Somers, Michael T. Robo, Dimitris I. Collias, Martin I. James, E. Neil G. Marsh, Paul M. Zimmerman, Jose F. Alfaro, Anne J. McNeil, Giving superabsorbent polymers asecond life as pressure-sensitive adhesives, Nat. Commun. 2021, https://www.nature.com/articles/s41467-021-24488-9.
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