在國家自然科學基金項目（批準號：52033009）等資助下，浙江大學化學工程與生物工程學院謝濤教授團隊報告了一種將商業(yè)化熱固性聚氨酯泡沫高效降解與高值化利用的化學回收新策略，將聚氨酯泡沫降解為聚合物片段，通過設計封端化學，可以得到具有高附加值的高性能3D打印樹脂。該策略降解條件溫和，且無需純化即可得到具有優(yōu)異性能的高價值產品，兼具經濟與環(huán)境效益，相關成果以“熱固性聚氨酯泡沫轉變?yōu)楦咝阅?D打印樹脂的化學升值回收（Chemical upcycling of commodity thermoset polyurethane foams towards high-performance 3D photo-printing resins）”為題，于2023年8月28日在線發(fā)表于《自然·化學》（Nature Chemistry）雜志。
聚氨酯泡沫由于其具有軟硬可調、生產便捷等諸多優(yōu)點，被廣泛用于制造汽車座椅、家具床墊、防撞墊料、保溫材料等。當前，全球聚氨酯泡沫的年產量已超過1200萬噸（體積約為4億立方），大量廢棄物的產生也帶來了嚴重的環(huán)境問題。傳統(tǒng)的方法主要是通過焚燒或者填埋進行處理，造成了環(huán)境的二次污染與資源浪費；而物理回收和化學回收所得到產品的經濟附加值較低，不具備產業(yè)化應用的前景。因此，熱固性聚氨酯的回收是科學技術領域亟待解決的世界性難題。
商業(yè)化聚氨酯泡沫主要是由二異氰酸酯與多元醇（或多元胺）反應，并以水作為發(fā)泡劑制備得到。首先，我們通過小分子模型實驗研究了聚氨酯泡沫中脲鍵、氨酯鍵以及縮二脲作為動態(tài)鍵的解離機制與反應動力學。進一步地，我們將粉碎后的聚氨酯泡沫浸泡在含有1,5,7-三氮雜雙環(huán)[4.4.0]癸-5-烯（TBD）作為有機堿催化劑的二甲基甲酰胺（DMF）溶液中，在120 °C下加熱20分鐘后，樣品可以完全溶解，得到端基含有活潑性氫的非交聯聚合物片段。將該聚合物片段進行化學修飾可以用于光固化3D打印。借助網絡中的動態(tài)化學鍵，打印得到的單一聚合物網絡在熱后固化過程中可以重構為互穿雙網絡，解決了光固化打印與固化產品最終特性之間的常見矛盾，從而獲得高性能3D打印產品。
高分子廢棄物的回收通常包括產品重加工和及降解回收單體兩種策略。本工作則合理利用成品及單體兩者之間的“中間態(tài)”，以部分降解的聚合物片段為原料構筑高附加值新材料。這一思路可以拓展到其他體系，為商品化熱固性材料的化學回收提供了新途徑。
