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(chǎn)品，兼具經(jīng)濟與環(huán)境效益，相關(guān)成果以“熱固性聚氨酯泡沫轉(zhuǎn)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(diào)、生產(chǎn)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(chǎn)量已超過1200萬噸（體積約為4億立方），大量廢棄物的產(chǎn)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(chǎn)品的經(jīng)濟附加值較低，不具備產(chǎn)業(yè)化應用的前景。因此，熱固性聚氨酯的回收是科學技術(shù)領(lǐng)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(lián)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(wǎng)絡中的動態(tài)化學鍵，打印得到的單一聚合物網(wǎng)絡在熱后固化過程中可以重構(gòu)為互穿雙網(wǎng)絡，解決了光固化打印與固化產(chǎn)品最終特性之間的常見矛盾，從而獲得高性能3D打印產(chǎn)品。
高分子廢棄物的回收通常包括產(chǎn)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(gòu)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。
