机械与化学回收中抗冲改性聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的热降解机制及优化策略研究

这篇研究深入探讨了抗冲改性聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）在机械回收（如注塑循环）和化学回收（如催化热解）中的性能演变与单体回收效率。通过模拟5次注塑循环，揭示了PMMA抗冲强度因自由体积增加而显著下降，光学性能因杂质积累而劣化；在微流化床反应器中对比γ-Al2O3、FCC催化剂及惰性介质（SiC/砂床）的热解效果，发现SiC床在380°C下MMA回收率高达92%，而FCC因过度裂解导致焦炭生成。研究为PMMA循环经济提供了关键数据支撑。

　　

抗冲改性PMMA的机械回收性能劣化机制

通过5次连续注塑循环模拟机械回收过程，抗冲改性PMMA的分子量（M_w）每周期仅降低不足5%，但自由体积扩张导致抗冲强度非线性下降。DSC测试显示玻璃化转变温度（T_g）无显著变化，但光学性能劣化明显：透光率从90.4%降至68.2%，雾度上升至22%。ASTM D256测试表明，材料脆性增加源于聚合物链随机断裂产生的杂质和分子链松弛。

催化热解中单体回收的瓶颈突破

在微流化床反应器中，γ-Al₂O₃催化床在380°C、7g催化剂条件下实现46% MMA收率，但FCC催化剂因强酸性位点导致MMA过度裂解为焦炭（35%）和气体（CO/CO₂）。XRD与BET表征显示，FCC的260 m²/g高比表面积加速了二次反应，而γ-Al₂O₃的介孔结构（4.9 nm）仅部分抑制结焦。

惰性介质热解的创新发现

采用碳化硅（SiC）惰性床在380°C、10 U_mf条件下创下92% MMA收率的记录，归因于其高热容（1.50 g/mL）和非催化特性。相比之下，砂床因多孔结构（45 m²/g）吸附氧气，副产5%丙酮。TGA-MS联用证实，SiC床中MMA主要通过末端解聚反应生成，而FCC床引发主链随机断裂产生甲基丙烯酸甲酯低聚物。

反应机制与工业应用启示

提出的双路径热解机理揭示：FCC催化下MMA经β-断裂生成异丁烯和CO，而γ-Al₂O₃仅弱活化酯基断裂。该研究为汽车行业PMMA废料（全球年产量300 kt）提供了低温（<400°C）解聚方案，较传统流化床工艺（450-600°C）降低30%能耗。机械回收适用于非光学部件，而化学回收可闭环生产单体，满足循环经济需求。