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'无限回收'聚合物显示塑料的实际性能

发布时间:2018-05-02 16:59:14

    这个世界爱上了塑料,因为它们便宜、方便、轻巧而且经久耐用。出于同样的原因,塑料现在正在破坏地球。

科罗拉多州立大学化学家在《科学》杂志上宣布了另一项重大举措,那就是向无浪费、可持续的材料迈进。有朝一日,这些材料可能会与传统塑料竞争。由化学系教授Eugene Chen领导,他们发现了一种聚合物,它具有我们在塑料中享有的许多相同的特性,如重量轻、耐热性、强度和耐久性。但是与典型的石油塑料不同,新型聚合物可以转换回其原来的小分子状态完全化学回收。这可以在不使用有毒化学品或密集实验室程序的情况下完成。

聚合物是一种广泛的材料,其特征是长链的化学键合,重复分子单元称为单体。目前合成聚合物包括塑料以及纤维、陶瓷、橡胶、涂料和许多其他商业产品。

这项工作建立在Chen的实验室在2015年首次展示的化学可回收聚合物的上一代基础上。制造旧版本需要极端寒冷的环境,这将限制其工业潜力。以前的聚合物也有低的耐热性和分子量,并且,虽然是塑料类,是相对柔软的。

从这项研究中获得的基本知识是无价的,Chen说。这导致了开发未来一代聚合物的设计原则,不仅化学可回收,而且还显示出强大的实用性能。

这种新型的大大改进了聚合物结构,解决了第一代材料的问题。该单体可以在环境友好的工业现实条件下方便地聚合:在室温无溶剂的情况下,仅需几分钟的反应时间和少量的催化剂。得到的材料具有很高的分子量、热稳定性和结晶性、以及非常像塑料的机械性能。最重要的是,聚合物可以在温和的实验室条件下,使用催化剂,回收到原来的单体状态。不需要进一步提纯,单体可以重新聚合,从而建立Chen所谓的循环材料的生命周期。

这种创新的化学成分让Chen和他的同事们对未来感到兴奋,新的绿色塑料,而不是在垃圾填埋场和海洋中生存数百万年,可以简单地放在一个反应堆中,用化学术语来说,可以将它们进行解聚,以恢复它们的价值——这对今天的石油塑料来说是不可能的。回到化学的起点,这种材料可以被反复使用,完全重新定义它的“回收利用”的含义。

“从原则上讲,这些聚合物可以被化学回收利用,并且可以无限地重复利用。”Chen说。

Chen强调说新的聚合物技术只在学术实验室的规模上得到了验证。要完善他和同事们发明的待专利单体和聚合物生产工艺,还有很多工作要做。

在CSU Ventures公司的种子基金的帮助下,化学家们正在优化他们的单体合成过程,并开发更有成本效益的方法来制备这种聚合物。他们还在研究单体聚合物单体回收装置的可扩展性问题,同时进一步研究可回收材料的新的化学结构。

“这是我们的梦想,看到这种化学回收聚合物技术的出现在市场上。”Chen说。