创新成果:自由组合的“积木”——PDK塑料

 行业动态     |      2019-07-23 12:14

凯发体育提现塑料作为一种可塑性佳、应用范围广泛的材质被全人类青睐,自塑料开始使用至今,人类使用了大量的塑料制品,然而生产和回收处理效率的不对等使塑料垃圾问题随之而来,尽管有大量回收工作和公众活动在此方面进行努力,但人类依然长期备受其困扰。

在前不久,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室公布了一项最新研发成果:聚二酮烯胺,也可以称为PDK塑料。这种塑料打破了一直以来对塑料材质的固有认识,据悉,它可以在分子水平上被拆分成如同积木一样的“零件”,可以反复重新组合,不会有任何性能损失,且合成后的新材料可以具有同原材料性能各不相同特点。这一科学成果发表在《自然化学》期刊上。

众所周知,塑料是大量有机分子单体组成的聚合物,为了获得更多特性的塑料制品,在生产过程中会加入一些特定的化学添加剂使之改变一些性能。塑料的化学结构十分稳定,因此这些添加剂也很难被清除,成分混合的再生塑料性能也会因为其含有不同化学成分的其他塑料杂质而大打折扣,回收价值很低。

为获得更高品质的回收塑料必须要经过分拣这一过程,但是资金和人力的巨大缺口使得到有效回收利用的塑料只占被生产出的很少一部分,更多的则是随着不可回收垃圾一起被焚烧、填埋。目前最可回收的塑料是PET -聚对苯二甲酸乙酯(乙烯对苯二甲酸酯),但是回收率也只在20-30%。遗憾的是,除了加大对回收环节的资金投入,目前的多数解决办法仍然集中在设法延长产品的使用寿命或进行工艺升级以生产更高质量的产品等方面。

但是这种新型塑料的诞生改善了这个现状。

“循环塑料和塑料升级换代是巨大的挑战。我们已经看到塑料垃圾泄漏到我们的水生生态系统的影响,而这一趋势很可能会因为塑料制造数量的增加和下游对我们的市政回收基础设施造成的压力而加剧。”伯克利实验室的分子铸造博士后彼得·克里斯坦森如此说,“过去生产的大多数塑料都没考虑回收问题,但是我们发现的这种合成方式能够从分子角度对其进行回收利用。”

通过伯克利研究人员的试验证实,以高酸性溶液为介质就可以将制造PDK塑料的单体从任何添加剂中分离出来,反之也可以将PDK聚合物分解成单体。酸破坏了单体与添加剂之间连接的键,将传统塑料的不可变键变成可逆建,分离出原始状态的单体材料,使基础材料与生产过程中所添加的化学品完全分离开来,通过动态共价二酮烯胺键实现塑料闭环回收,使塑料拥有像金属一样被“重铸”的特性,从而实现塑料制品能更有效地被回收利用。

研究人员表示,这种新塑料还具有广泛的热和机械性能,在纺织品、3D打印和泡沫塑料等领域有良好的前景,可以很好地代替目前使用的许多不可回收塑料。他们还希望在PDK塑料中加入更多的植物化合物和其他可持续材料以开发其更多的特性。与此同时也期待未来能建设PDK相关的回收改造设施,将这一技术广泛推广,传统塑料如果被PDK塑料取代,在未来对塑料的回收将会更加高效。