英文原题：Chemically Recyclable Thermoplastic Elastomers: Preparation, Properties and On-demand Depolymerization
作者：Yingying Liu (刘莹莹), Yong Shen (沈勇)
研究背景：
热塑性弹性体（TPEs）凭借其优异的使用性能和热加工性质，已广泛应用于日常生活与工业生产的各个领域。然而，其大规模使用也带来了日益严峻的环境与经济压力，废弃TPEs的有效治理成为亟待解决的难题。在此背景下，开发兼具高性能与可化学回收特性的TPEs，对于突破传统弹性体生命周期末端治理瓶颈、构建可持续发展的循环经济模式具有重要意义。相较于对杂质及其他种类聚合物高度敏感的物理回收方式，化学回收能够在TPEs材料失效或无法再加工时，通过分子层面的解聚与重构实现其价值的再生，为高分子材料的闭合循环提供了全新路径。
文章亮点：
近日，青岛科技大学沈勇教授团队在Precision Chemistry上介绍了化学可循环热塑性弹性体的最新研究进展。在这篇综述中，根据主链结构介绍了不同类型的热塑性弹性体，包括嵌段共聚酯型弹性体、聚氨酯弹性体和类聚烯烃弹性体，重点聚焦于它们的制备、力学性质以及按需解聚和回收。之后，讨论了具有化学可回收性的动态交联弹性体的制备和性能。最后，简要阐述了化学可回收TPEs发展目前面临的挑战和潜在机遇。具体而言，包括以下四部分：
（1）基于具有近平衡聚合热力学的环状单体的开环聚合（ROP）已经开发出了几种具有本征化学可回收性的三嵌段或多嵌段弹性体。这些TPEs可以在特定条件下进行闭环解聚（RCD），以实现对原始单体的选择性回收。图1中一锅法顺序开环聚合制备的PLLA-b-PδCL-b-PLLA三嵌段弹性体，可以通过醇解将PLLA转化为乳酸乙酯（产率92%），PδCL软段可通过减压蒸馏（140°C, 200 Pa）回收纯净δ-己内酯（产率95%）。如图2中所示的两种回收路线，PδVL-b-PβMVL-b-PδVL三嵌段弹性体可以实现软硬段中两种环内酯单体的回收，回收的环状单体混合物可以通过柱色谱法分离，或者加入额外的单体进行再聚合制得具有原始性能的TPEs，实现“聚合物-单体-聚合物”的闭环生命周期。尽管上述例子展示了闭环可回收TPEs的概念，但要实现化学回收仍需要复杂的分离过程或额外的单体加入。作为另一种有前景的策略，可切换聚合为直接利用回收的单体混合物制备TPEs提供了可能（图3）。
图1. PLLA-b-PδCL-b-PLLA三嵌段弹性体的制备及化学回收
图2. PδVL-b-PβMVL-b-PδVL三嵌段弹性体的制备及化学回收
图3. 序列可控共聚制备嵌段或无规共聚酯及其化学循环
（2）可化学回收的热塑性聚氨酯弹性体通常通过开环聚合-缩聚的级联反应制备。具体来说，具有适中聚合上限温度的环内酯开环聚合制备聚酯多元醇作为前驱体，进一步与异氰酸酯和扩链剂反应制备得到相应的聚氨酯弹性体。该类聚氨酯的化学回收是通过聚酯部分环化解聚回到环内酯单体来实现的，几乎可以实现聚酯部分100%的回收利用。但异氰酸酯和扩链剂等组分的回收和再利用仍然是一项巨大的挑战，也是未来研究的一个重要方向。
（3）可化学回收的类聚烯烃弹性体通常是通过在其主链中引入可裂解键（如酯键）来制备的，因此，该类弹性体可以通过不同的化学回收策略回收其结构单元。Miyake等人通过“脱氢聚合-加氢解聚”策略实现类烯烃弹性体的聚合和解聚。如图5所示，利用开环易位聚合（ROMP）分别合成了α,ω-羟基封端的遥爪型氢化聚环辛烯和氢化聚（3-己基环辛烯）低聚物结构单元作为硬段和软段（图4）。利用脱氢聚合制备类聚烯烃弹性体，进一步通过加氢解聚实现弹性体的化学解聚和软硬段的高效回收。另外，通过ROMP或开环易位共聚反应（ROMCP）制备的主链含酯键的类聚烯烃弹性体也可通过碱催化的醇解反应实现组成单元的回收再利用。
图4. 类聚烯烃多嵌段弹性体的制备和闭环回收
（4）与传统的化学交联橡胶相比，热塑性弹性体表现出相对较弱的物理交联，导致其在耐高温性、耐溶剂性和机械性能方面显著降低。最近出现的动态交联策略不仅可以有效改善弹性体的机械性能和耐溶剂性，还能保持其物理可再加工性。硼酸酯键和亚胺键等动态共价键，以及配位键、氢键、离子相互作用和机械互锁等非共价相互作用，已被用于开发高性能、可再加工的弹性体。然而，涉及动态交联弹性体化学回收的工作仍然较少。
总结/展望：
本文综述了化学可循环TPEs的最新进展，依据材料类别依次介绍了嵌段共聚酯、聚氨酯、类聚烯烃弹性体以及动态交联弹性体，重点讨论了它们的制备方法与按需解聚和化学回收策略。其中，基于共聚酯和聚氨酯的TPEs通常通过环内酯的开环聚合制备，其化学回收展现出解聚条件温和、单体易于回收且无需使用溶剂等优点。而类聚烯烃弹性体则通过在主链中引入可断裂键（如酯键）来实现回收。引入动态交联点能显著增强材料的力学性能，但其解聚控制和片段回收仍是巨大挑战。
过去十年，化学可循环TPEs已成为一个快速发展的研究前沿。作为下一代材料，它们拥有广阔的应用前景，但仍需应对以下挑战：（1）本征闭合循环的TPEs的开发仍面临挑战，通过软硬段单体的选择性解聚回收，以及发展可切换聚合策略直接从混合单体中制备弹性体，可以避免现有体系单体分离繁琐的难题。（2）发展更高效、绿色的回收策略：当前，类聚烯烃和动态交联弹性体的回收往往依赖过量溶剂或高压氢气。开发更温和、无溶剂的绿色回收技术，是推动实际应用的关键。（3）加强真实世界复杂条件下的回收研究：目前实验室研究大多使用单一纯品，与实际塑料废弃物混杂的情况不符。未来需在混合塑料流中验证其回收的经济性与生态可行性。（4）确保研发的TPEs的性能对标商业化产品：在考虑回收性之前，首先应制
得到有用的材料。除力学性能外，还需全面评估其耐疲劳性、耐高低温性、加工性及生产成本等，为未来的实际应用奠定坚实的数据基础。
Cite this: Liu, Y.; Shen, Y. Chemically Recyclable Thermoplastic Elastomers: Preparation, Properties, and On-Demand Depolymerization. Precision Chemistry 2026. https://doi.org/10.1021/prechem.5c00441.