無限可回收聚合物顯示出塑料的實用性能

無限可回收聚合物顯示出塑料的實用性能

世界愛上了塑料,因為它們便宜,方便,輕便且持久。出於同樣的原因,塑料現在正在摧毀地球。

科羅拉多州立大學的化學家們在“ 科學 ”雜誌上宣佈了向無廢料,可持續材料邁出的又一重大步伐,有朝一日可以與傳統塑料相競爭。在化學系教授尤金陳的帶領下,他們發現了一種聚合物,它具有很多與塑料相同的特性,如重量輕,耐熱性,強度和耐用性。但是與典型的石油塑料不同,新型聚合物可以轉變回原來的小分子狀態,以實現完全的化學回收。這可以在不使用有毒化學物質或強化實驗室程序的情況下完成。

聚合物是一類廣泛的材料,其特徵在於長鏈的化學鍵合,稱為單體的重複分子單元。目前合成聚合物包括塑料,以及纖維,陶瓷,橡膠,塗料和許多其他商業產品。

這項工作建立在陳氏實驗室2015年首次展示的化學可回收聚合物的前一代。製作舊版本需要非常冷的條件,這會限制其工業潛力。之前的聚合物也具有低的耐熱性和分子量,並且,雖然塑料狀,但是相對較軟。

但從這項研究中獲得的基礎知識是無價的,陳說。這導致了開發未來一代聚合物的設計原則,該聚合物不僅可以進行化學回收,而且還具有強大的實用性能。

這種新型,改進得多的聚合物結構解決了第一代材料的問題。

該單體可以在環境友好的工業現實條件下方便地聚合:在室溫下無溶劑,僅需幾分鐘的反應時間且僅有痕量的催化劑。所得材料具有高分子量,熱穩定性和結晶度,以及非常像塑料一樣表現出的機械性能。最重要的是,使用催化劑,在溫和的實驗室條件下,聚合物可以循環回到其原始的單體狀態。不需要進一步純化,單體可以重新聚合,從而確定陳稱為循環材料的生命週期。

這種創新的化學成分讓陳和他的同事興奮的未來,在這種未來中,新的綠色塑料,而不是在數百萬年的垃圾填埋場和海洋中生存,可以簡單地置於反應器中,並用化學術語解聚成恢復其價值 - 現在的石油塑料是不可能的。回到化學起點,材料可以反覆使用 - 徹底重新定義“回收”的含義。

“聚合物原則上可以無限制地進行化學回收再利用,”陳說。

陳強調,新型聚合物技術僅在學術實驗室規模上得到了證明。為了完善他和同事們發明的正在申請專利的單體和聚合物生產工藝,還有很多工作要做。

在CSU Ventures的種子基金的幫助下,化學家們正在優化其單體合成工藝,並開發出新的,更具成本效益的途徑來開發這種聚合物。他們還在研究單體 - 聚合物 - 單體回收裝置的可擴展性問題,同時進一步研究新的化學結構以獲得更好的可回收材料。

“這是我們的夢想,看到這種化學可再循環的聚合物技術在市場上實現,”陳說。


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