文章核心观点 - 西安交通大学张立群院士团队在顶级期刊发表综述，系统阐述了聚氨酯热固性塑料的回收与升级再造技术路径，为解决其“不可回收”困局提供了系统性解决方案 [3][7][8] - 通过物理、化学、生物降解及智能材料设计等多种技术路径，有望将废弃聚氨酯转化为更高附加值产品，实现从“线性消耗”向“循环再生”的根本转变 [7][19][25] - 聚氨酯是全球第六大塑料，2024年全球市场规模达832亿美元，预计2029年将突破1080亿美元，但其热固性产品回收率不足30%，回收技术突破具有巨大的市场潜力和环境效益 [8] 聚氨酯市场现状与回收挑战 - 聚氨酯是全球第六大塑料品种，2024年全球市场规模已达832亿美元，预计2029年将突破1080亿美元 [8] - 截至2022年，全球固体聚氨酯产量已超过2200万吨，但回收率不足30%，大量废弃热固性聚氨酯只能填埋或焚烧，对环境构成威胁 [8] - 热固性聚氨酯因化学交联结构，一旦固化便无法通过常规方式再熔化或重塑，造成“不可回收”困局 [8] 生物基聚氨酯的创新与发展 - 生物基聚氨酯（基于植物油、淀粉、糖类及木质素等）在保持性能的同时，提供了更好的生物降解潜力和更低的碳足迹 [11] - 植物油基聚氨酯：脂肪酸的柔性结构赋予材料良好的加工性能和较低的环境影响 [14] - 糖基聚氨酯：羟基密度高，最易被酶攻击降解，例如特定支链聚酯多元醇在酶作用下30天内可实现最多35%的质量损失，同时保持>235°C的热稳定性 [14] - 木质素基聚氨酯泡沫：展现出优异的刚性和热机械性能，压缩强度可达126±53 kPa，阻燃温度高达~1200°C，且支持快速热塑成型升级利用 [14][16] 聚氨酯回收与升级再造技术路径 - 物理回收（机械回收）：成本低、工艺简单，但通常只能降级利用，技术成熟度（TRL）在6-8（中试到商业化）[19][22] - 化学回收：能更深入地解聚材料，恢复出多元醇、异氰酸酯等单体，用于合成新的高性能聚合物，实现闭环循环 [19] - 溶剂分解：例如在DMF和TBD催化剂体系中，150°C反应3小时，可直接得到功能性低聚物而无需纯化即可再利用 [19][22] - 水解：在碱催化下，结合机械辅助，可在低于100°C条件下实现86%的多元醇回收率 [22] - 糖酵解：在二甘醇和醋酸锌体系中，180°C反应3小时，可实现70%-80%的转化率得到低聚物多元醇 [22] - 氨解：在乙醇胺和微波加热条件下，120°C反应1小时，可获得纯度超过90%的多元醇 [22] - 催化氢解：例如使用ZnO-ZrO2/Cu催化剂在CO2/H2氛围下，200°C、5 MPa H2压力下，可获得86%的总液体收率（二胺和内酯）[22] - 生物降解：特别适用于生物基聚氨酯，利用微生物或酶特异性断裂氨酯键，但降解速率和效率有待提升，TRL在2-3（早期实验室阶段）[19][22] - 智能材料设计：通过在聚合物网络中引入动态共价键或利用强非共价相互作用，使热固性网络能在刺激下发生可逆重构，实现高效再加工、自修复和升级再造 [25][27] 升级再造策略与应用前景 - 柔性聚氨酯泡沫：通过溶剂辅助网络破碎和再交联，可制成高性能弹性体和3D打印树脂 [23] - 刚性聚氨酯泡沫：通过催化氢解技术，可解聚并升级为二胺、内酯、聚酰亚胺/聚酯等高价值产品，用于储能薄膜、可回收复合材料 [23] - 废弃聚氨酯涂层：通过动态二硫键交换进行网络重构，可制成可再加工和自修复的涂层，用于智能涂层、可穿戴电子 [23] - 木质素基聚氨酯热固材料：通过碱性甲醇解法回收多元醇片段，用于制造新的泡沫，其压缩强度可达126 kPa，应用于隔热泡沫和结构材料 [23] - 回收后的聚氨酯材料已展现出在粘合剂、防护涂料、应变传感、电磁屏蔽乃至钾离子电池电极材料等领域的广阔应用前景 [31][33] 行业活动与平台 - 第11届生物基大会暨展览（Bio-based 2026）将于2026年5月20-22日在上海举办，聚焦生物基产业创新发展 [33][34] - 大会将包含11场主题论坛，涵盖关键化学品与材料、国际合作、生物基CASE创新应用、包装、鞋服、车用材料、3D打印、产业投资等全产业链话题 [34] - 大会同期将举办生物基产业展览（预计超1000件新品展示）、终端品牌需求对接、标准评审会等7大活动，以及第4届DT新叶奖创新评选 [34][35]