可持续高分子材料——化工新材料绿色转型方向

10月17日，以“聚势能源·化工向新”为主题的2026能源·化工天府科创大会在眉山市隆重举行。中国工程院院士、四川大学化学学院教授王玉忠围绕可持续高分子材料作专题报告，系统阐释了可持续高分子材料兼顾产业发展与环境治理的发展逻辑，生物基原料替代、环境可降解、可反复化学循环三大核心技术路径，以及全产业链绿色升级的转型方向。

王玉忠介绍，从技术角度看，发展可持续高分子材料，可以兼顾国家发展权与环境治理，是应对全球塑料污染治理的根本出路。可持续高分子材料，指在原料来源、合成、加工、使用及废弃处置等全生命周期中，具有原料可再生、绿色/低碳、可自修复、抗老化与环境耐受、可循环/可反复化学循环、可环境降解/消纳等至少一种特征，旨在降低对不可再生资源的依赖和减少对生态环境影响的高分子材料。

为什么需要发展可持续高分子材料？王玉忠指出，当前全球高分子产业正面临气候与环境的双重压力，绿色转型迫在眉睫。高分子材料是国民经济的基础性材料，广泛应用于包装、建筑、交通等各个领域，但传统高分子材料高度依赖化石原料，全生命周期碳排放高，废弃后带来严重的环境压力。数据显示，全球塑料行业全生命周期年碳排放量达13亿~20亿吨二氧化碳当量，占全球温室气体排放的3.4%~4.5%。我国塑料行业全生命周期碳排放量约5.6亿吨，占全国总排放量的5%左右，高于全球平均水平。与此同时，全球塑料废弃量持续增长，2023年全球塑料产量约4.14亿吨，而回收塑料仅约3960万吨，绝大多数塑料废弃后被填埋或焚烧，既污染环境，也导致严重的资源浪费。

王玉忠指出，可持续高分子材料核心发展路径包括三类：一是生物基高分子材料，以生物质替代化石原料，从源头减少碳排放；二是可降解高分子材料，在土壤、水体等特定环境中可完全降解为二氧化碳、水等无害物质，尤其适用于一次性制品；三是可循环高分子材料，特别是可反复化学循环高分子材料，废弃后几乎可完全解聚为其合成单体再聚合，实现循环利用。其中，可反复化学循环被认为是最具潜力的终极回收方案，能实现“聚合物-单体-聚合物”的闭环，回收产品性能不衰减，真正实现资源循环利用。

王玉忠及其团队长期致力于解决量大面广的通用高分子材料发展面临的问题。围绕“高分子材料阻燃与高性能化、生物基/生物降解高分子材料、高分子材料的循环与升级回收”三大方向，取得了一系列系统性创新成果。

经过约四十年在高分子材料无卤阻燃领域系统研究，团队提出和发展了阻燃新理论和新方法,开发出各种无卤阻燃高分子材料体系与阻燃技术。团队利用机器学习辅助设计优化化学结构，开发出超低烟/热释放阻燃聚碳酸酯。材料耐高温性能优异，可用于防火场景，性能满足大飞机内饰材料标准；同时该材料可化学闭环循环回收，回收成单体再聚合后阻燃性能保持不变。目前这一技术通过反应釜完成了小试验证合成。

经过三十余年在生物基与生物降解高分子材料领域的研究，团队提出和发展了利用生物基原料合成生物基高分子材料的新方法，开发出一系列相关技术，开发了可吹塑纺丝降解回收的高性能PBS共聚酯、聚草酸乙二醇酯、聚对二氧环己酮等系列材料。这些材料兼具优异的力学性能与加工性能，同时可在温和条件下高效化学回收。这类材料集可循环、可降解、高性能于一体，既能在可回收场景实现资源循环，又能在环境中自然降解，是一次性塑料制品的理想材料。

经过二十余年的研究，团队提出了高分子聚集态调控反应新策略和降解过程动态调控新思路，构建了混杂组分协同降解新体系，发展了多功能催化降解新途径，建立了基于超分子化学的重构新模式，在降解催化/溶剂体系设计、聚合物降解方法及工艺、回收产品高值利用等领域取得一系列创新成果。以易可反复化学循环的功能性PET聚酯为例，团队设计兼具功能性和催化回收作用的共聚单体分子，单体既作为功能单元赋予材料阻燃、抗菌等性能，又作催化剂实现温和条件下的定向解聚，解聚率达100%，单体回收率超过95%，而同等条件下普通PET解聚率低于5%。团队开发的含儿茶酚-M配位结构的可循环多功能共聚酯，改性聚酯面料集成了阻燃抑烟、紫外屏蔽、抗菌等六大功能，同时可通过自催化乙二醇解、甲醇解及水解实现化学循环回收。

站在产业全局来看，王玉忠表示：“高分子产业的绿色低碳转型从来不是单点技术的突破，而是覆盖从原料、生产、使用到末端处置的全生命周期系统性变革。”从全产业链视角出发，产业发展始终要坚持两条路径并行推进：一条是绿色发展路径，在生产、使用与废弃全链条减少有毒有害物质的产生与排放，通过物理循环、化学或生物循环实现废弃物的资源化利用，对难以回收的一次性制品，则采用可完全生物降解高分子材料从根源上消解环境风险；另一条是减碳路径，持续降低生产过程与全生命周期的直接碳排放与能耗，提升废弃物循环利用水平，采用生物质等可再生资源替代化石原料制备高分子材料，从源头实现碳减排。

王玉忠指出，高分子材料的原料体系正在发生深刻的结构性变革。过去产业发展高度依赖石油等化石资源，根据行业前沿研究判断，到2050年，废塑料、生物质和二氧化碳将成为高分子产业的核心碳输入来源，产业将彻底摆脱对单一化石资源的依赖，这是整个化工材料行业底层逻辑的深刻之变，也是我们必须把握的长期趋势。

面向未来，王玉忠提出要把循环理念前置到材料设计的源头，在新型高分子的分子设计阶段，就同时兼顾服役性能与可循环回收性，开发可反复化学循环的新型高分子材料，从根本上摆脱“生产-废弃-污染”的困局。前端源头设计与后端回收技术形成合力，才能真正构建起闭环的高分子循环经济体系。