化學家找到新方法，塑膠將更易降解

各種塑膠垃圾堆積如山。

環氧樹脂、聚氨酯和橡膠等熱固性樹脂，常用於製造耐磨、耐熱產品。然而，這類材料最大的缺點是，不易回收或分解，因為將它們連線在一起的化學鍵比熱塑性塑膠更強。

《自然》雜誌當地時間7月22日報道，美國麻省理工學院（MIT）的化學家們利用特殊化學連線劑對熱固性樹脂進行改性，使其變得更容易分解，並保留了良好的機械強度。

MIT研究人員開發的可降解熱固性塑膠名為聚二環戊二烯（pDCPD）。它可以分解成粉末，然後用於迴圈制造pDCPD。研究人員還提出了一種理論模型，證實他們的技術可以廣泛應用於生產塑膠和其他聚合物。

論文作者、MIT化學系教授Jeremiah Johnson說：“該成果揭示了一個基本設計原理。我們相信它適用於任何一種具有這種基本結構的熱固性聚合物。”

熱固性塑膠和熱塑性塑膠是塑膠行業的兩大支柱產品。熱塑性塑膠包括聚乙烯和聚丙烯，主要用於生產塑膠袋和其他一次性塑膠包裝。工廠透過加熱-融化-塑型-冷卻等步驟製造出最終產品。

熱塑性塑膠約佔全球塑膠產量的75%，可透過再加熱方式回收——加熱後，熱塑性塑膠變成液體，可以重塑成新的形狀。

熱固性塑膠也是用類似方法制造的。然而，由於連線熱固性塑膠的化學鍵是強力的共價鍵，很難打破，一旦它們冷卻變成固體，就很難再回到液體狀態。

Johnson等希望找到一種方法，既保留熱固性塑膠的高強度、強耐用性優點，又能讓它們更容易分解。

去年，論文作者、MIT研究人員Peyton Shieh曾發文報道了另一種可降解材料的製造方法。他們透過加入含矽醚基團的構築塊，使輸送藥物的聚合物能夠在遇到酸、鹼或氟離子時，發生斷鍵反應。

研究人員發現，該工藝也適用於製造部分熱固性塑膠，如汽車車身面板用到的pDCPD。採用類似策略，Shieh等將矽醚單體新增至pDCPD的前驅體溶液中。他們發現，如果矽醚單體用量佔到整個材料的7。5%~10%，pDCPD將保持其機械強度，並在接觸氟離子後分解成可溶性粉末。

Johnson說：“這令我們非常興奮。我們找到了理想降解pDCPD的方案。”接著，研究人員將粉末溶解於pDCPD前驅體溶液中，並使用回收的粉末重新制造了pDCPD。

Johnson說：“與原始材料相比，回收材料的機械效能不但沒有惡化，反而在某些方面有所改善。”

研究人員認為，使用可降解單體形成聚合物單鏈，比使用可降解鍵構建交聯鏈更有效。因此，這種思路可能更適合用於生產可降解材料。他們表示，只要能找到適合的可降解單體，該方法可以製造出可降解環氧樹脂或硫化橡膠。目前，研究人員正嘗試將技術商業化。

編譯：雷鑫宇 審稿：alone 責編：德克斯特

期刊來源：《自然》

期刊編號：0028-0836

原文連結：https：//phys。org/news/2020-07-chemists-tough-plastics-recyclable。html

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