近日，苏黎世联邦理工学院的聚合物化学家取得一项重大研究成果，他们发现了一种创新方法，能够将 PMMA 塑料（即人们熟知的有机玻璃）近乎完全地分解为其单体结构单元，并且这一过程不受添加剂存在的影响。

　　当前，塑料回收领域存在诸多限制。常见的回收对象主要集中在收集分类后的 PET 或聚乙烯饮料瓶，这些塑料具有相似的化学成分、聚合物分子长度，以及用于增强特定性能的添加剂，使得它们能够通过熔化重塑的方式制成新瓶子。然而，对于其他种类繁杂的塑料，例如混合塑料，通常只能在水泥厂通过焚烧来获取热量，无法实现有效的回收利用。

　　苏黎世联邦理工学院的材料研究团队成功开发出一种具有开创性的方法，首次达成了有机玻璃近乎完全的回收利用。该方法能够将有机玻璃的聚合物链分解为单个的单体结构单元，随后借助简单的蒸馏工艺进行纯化。这些纯化后的单体可作为原生级起始产品，用于合成全新的有机玻璃聚合物。

　　有机玻璃，化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），全球年产量约 390 万吨。因其具备耐用、轻便等特性，在航空航天、汽车制造、屏幕显示器生产以及建筑等众多行业得到广泛应用。此次由苏黎世联邦理工学院聚合物材料实验室 Athina Anastasaki 领导的科研团队所研发的工艺，在《科学》杂志上发表，展现出强大的适用性。无论是由 10,000 个单体结构单元构成的超长聚合物链，还是含有共聚物、增塑剂、染料等各类添加剂的有机玻璃，该工艺都能高效应对。即使是 DIY 市场的彩色有机玻璃，分解产物的产量也能维持在 94% - 98% 之间。

简便且高效的分解过程

　　“我们的工艺十分简便，”Anastasaki 强调，“仅需一种氯基溶剂，将溶解有回收混合物的溶液加热至 90°C 至 150°C，在紫外线或可见光的辅助下，即可启动解聚反应。”

　　一直以来，像有机玻璃这类由碳原子聚合物链组成的塑料，实现其碳链向单体的精准分裂面临巨大挑战。这些均匀的碳链缺乏可供分裂反应特定的作用位点，导致以往难以突破。目前工业上采用的热解方法，需将碳链在 400°C 左右的高温下进行分解，不仅能源消耗巨大，而且反应缺乏特异性，会产生多种切割产物，后续处理这些混合物的净化成本高昂，极大地限制了热解的经济效率。

　　过去几年间，多个研究小组尝试对聚合物进行改性，在聚合物链末端引入易于分离的分子基团，从而从链端触发解构过程，虽实现了 90% 以上的产量，但这种改性聚合物存在诸多弊端。一方面，需要先将其融入现有的塑料生产体系；另一方面，反应性端基会严重影响聚合物的热稳定性，进而限制其应用范围。此外，许多常用的塑料添加剂会降低反应产率，使得解聚效果在商业塑料长聚合物链的情况下大打折扣。

溶剂主导的反应机制

　　就像化学中经常发生的情况一样，新方法是偶然发现的。Anastasaki 解释道：“我们原本致力于寻找能够促进目标分解为单体的特定催化剂，然而一次对照实验却意外发现，催化剂并非必要条件。” 

　　实验表明，溶解有机玻璃碎样的氯化溶剂，在紫外光的作用下，足以实现聚合物的近乎完全分解。

　　研究人员深入探究分裂反应后，揭示了其中令人惊叹的机制。他们发现，反应中的活性物质是氯自由基。当受到紫外线激发时，氯自由基从氯化溶剂中分离出来。高波长光能够破坏氯与溶剂分子之间的化学键，仅有极少部分溶剂分子能够吸收高波长的紫外线。

　　为深入研究该反应机制，Anastasaki 借助了苏黎世联邦理工学院（ETH）其他研究团队的专业力量。高分子化学实验室的 Tae-Lim Choi 对相关分子的理论电子状态进行了计算，分子物理科学研究所的 Gunnar Jeschke 则通过电子顺磁共振测量，对理论预测进行了实验验证。

迈向更环保的改进目标

　　尽管这一成果意义重大，但研究人员并未满足于此。ETH 的研究人员计划在未来的回收过程中摒弃氯化溶剂的使用。Anastasaki 表示：“氯化化合物会对环境造成危害，因此我们的下一个目标是改进反应，使其在无氯化溶剂的条件下仍能顺利进行。”

　　目前，该方法在实际应用中的具体实施方式和时间尚未明确。不过，Anastasaki 及其研究团队无疑为塑料回收领域开辟了新的方向，有望推动更多此前难以分解回收的塑料实现有效利用，为可持续发展贡献重要力量。