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为解决传统塑料回收难题，研究人员对超支化聚酯开展建模研究，为循环聚合物设计提供思路。
可持续聚合物的设计必须考虑到使用寿命结束后的再利用和回收策略，以此避开传统塑料带来的问题。通过机械加工对废弃聚合物进行传统回收时，回收材料的质量往往会下降，这就限制了其可重复使用的次数。像在这项研究中建模的超支化聚酯（hyperbranched polyester ）这类本征循环聚合物（intrinsically circular polymers，iCPs），通常可借助催化剂解聚为构成它们的单体。随后，这些单体产物又能重新聚合，生成与母体聚合物性质完全相同的材料。为推动循环聚合物的发展，理解那些决定聚合 / 解聚行为的潜在反应至关重要。在这项研究中，人们利用密度泛函理论（density functional theory ）计算和动力学蒙特卡罗（kinetic Monte Carlo ）建模，捕捉可逆聚合过程中完整的结构演变，阐释在反应过程中逐步增长聚合反应和链增长聚合反应之间的复杂相互作用，并确定非反应性的催化剂结合络合物对反应动力学的影响。
亮点：
- 利用密度泛函理论对十种不同的聚合反应进行建模。
- 构建包含全部 10 条反应路径的动力学蒙特卡罗聚合模型。
- 模型中考虑了传质限制和非反应性催化剂络合物的影响。
- 精确再现了通过实验测量得到的单体转化率、重均分子量（Mw）和数均分子量（Mn）。
总结：如今，大多数回收的塑料都是通过机械方式回收的，由于聚合物材料不可避免地会发生降解，这种方式常被称为 “降级回收”（downcycling）。另一种方法是将这些材料化学回收成单体，但这种方法对那些具有合适解聚热力学和动力学的本征循环聚合物（iCPs）最为有效。为辅助设计这类 iCP 材料，建模能够深入揭示反应条件对其聚合和解聚特性的影响。目前报道的大多数 iCPs 都是线性聚合物，因此在结构上复杂且能完全实现化学循环的超支化聚合物十分罕见，并且尚未有关于超支化 iCPs 的建模研究报道。在本文中，研究人员提出了一个机理模型，该模型纳入了与链长相关的传质现象，并追踪了由羟基官能化内酯（hydroxyl-functionalized lactone）可逆聚合生成这种超支化聚酯过程中的完整聚合物结构。这为未来对该材料解聚行为的建模研究奠定了基础，同时也提供了一个可用于研究其他 iCPs 的框架。
