【高分子】山西煤化所侯相林、邓天昇团队在密胺树脂化学无毒降解回收方面取得进展

三聚氰胺甲醛树脂（MFRs）简称三聚氰胺树脂，又称密胺甲醛树脂或密胺树脂，是一种重要的三嗪环化合物。近十年来，随着快餐行业的快速发展，MFRs由于其轻巧美观、经久耐用、不易碎等性能，被广泛应用于餐饮业及儿童饮食业等。废旧的MFRs作为固体废物不但会占用大量的生产生活用地，更会由于其难以降解的特性对环境产生严重的影响。

废旧的MFRs如果不能得到有效的处理，作为固体废物不但会占用大量的生产生活用地，更会由于其难以降解的特性对环境产生严重的影响。目前，废弃高分子的回收方法的研究主要有机械回收、热解回收和化学回收。机械回收的方法主要将高分子研磨粉碎，作为填充剂添加到新材料中以增强材料的机械性能，工艺简单，通用性好，但是应用面窄，经济价值不高。热回收方法主要将高分子聚合物通过热解的方式将其转变为小分子，但热回收不适合用于MFRs废弃物的处理，因为其中的化学键会在高温的作用下无规断裂重组，这样会生成大量的氢氰酸等剧毒物质，给人类的健康和环境带来极大的威胁和破坏。

化学回收条件相对温和，通过精细调节溶剂体系可以选择性打开树脂中的某些化学键，降解产物主要是树脂基体解聚产物（单体及其衍生物），可重新回收利用，而且可以避免热解过程中产生的剧毒小分子。因此化学回收法是一种绿色经济地处理高分子废弃物方法。但是由于MFRs树脂结构单元三嗪环独特的多官能度和芳香性，使得MFRs树脂分子刚性大，交联度大，不易溶胀和降解。

（图片来源：山西煤化所）

山西煤化所山西省生物炼制工程技术研究中心侯相林、邓天昇团队针对MFRs树脂结构特性，设计了甲磺酸-四氢呋喃-水的高效降解体系，实现了MFRs树脂催化降解为三聚氰酸的定向解聚（降解比例高于84%）。通过SEM探究了催化体系与树脂表面的相互作用，利用NMR和IR定量分析了反应过程中的中间产物和最终产品，最终确定分子中选择性断键的化学键位置，为探究MFRs的降解路径提供了直接证据；选择同样含有三嗪环的三聚氰胺作为模型化合物，具体探究了模型化合物随着温度和时间的变化，基本探明了MFRs催化降解的路径，揭示了其催化反应机理。最终产物三聚氰酸可作为有机合成原料，重新用于合成树脂、高分子材料改性剂和药物卤三羟嗪的生产等（Green Chem.2021，DOI: 10.1039/d1gc02478g）。

团队在密胺树脂选择性断键降解方面已申请6项国家发明专利（CN202010682908.0，CN202010682948.5，CN202010683067.5，CN202010682256.0，CN202010682086.6，CN202010682136.0）。该工作得到了国家自然科学基金（No.21774139），山西省自然科学基金（No.201901D111006ZD）和山西省“1331计划”项目的资助与支持。

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