近期，理學院廖望團隊在化學綜合性期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering （SCI 中科院1區TOP，IF：8.4）上發表題為“Ternary Single-Use Packaging Plastics Alloy”的研究論文（DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c00858.），論文的學生第一作者為理學院材料與化工專業碩士研究生潘曼坪，能源與動力工程學院本科生周俊、理學院本科生劉星麟、唐雨柔參與相關工作。

塑料在包裝、建筑、汽車等領域得到充分應用，隨著全球對塑料需求的增加，其產量也在逐年上升。自20世紀50年代以來，每年塑料的產量約4.3億噸，幾乎超過了其他所有材料。超過三分之二的塑料是一次性塑料 (SUP)，其中聚乙烯（PE）約占36%，聚丙烯（PP）約占21%，聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）約占10%。這類塑料生命周期極短，使用一次后迅速變成廢棄物。因此，提高塑料回收率是減少塑料廢物的關鍵。

本文合成并使用了一種新型接枝共聚物（PP-b-PE)-g-PET, starch (BPS)，作為PP/PE/PET三元共混塑料的增容劑，明顯提升了混合塑料的力學表現（以斷裂伸長率為代表，提升超過7000%，圖1）。

三元一次性包裝塑料合金的微觀形貌及其拉伸行為

為了驗證增容劑的有效性，我們將增容之后的塑料合金與純聚合物進潘曼坪行比較，發現塑料合金的斷裂伸長率與PET相當，拉伸強度與PE相當（圖2）。

三元一次性包裝塑料合金的拉伸強度和斷裂伸長率

該文進一步揭示了該大分子增容劑的增容機理。若將BPS添加到熔融共混物中，它們將主要存在于塑料的界面中。BPS的PET鏈段可以與均聚物中的PET共結晶和糾纏。此外，淀粉鏈段可以與PET進行酯交換反應，生成starch-b-PET嵌段共聚物，從而增大與均聚物進行鏈纏結的可能性（圖3）。

增容機理示意圖

本工作為解決一次性包裝塑料帶來的環境壓力提供了新途徑。