“樂高塑料”：再生塑料領域的里程碑_風聞

                   

                        

編譯／雷鑫宇 審稿／阿淼  責編／唐林芳

研究人員發明了一種“樂高塑料”，它可從分子水平上解構、重組和再利用。

與傳統塑料不同，PDK塑料可以通過簡單的高酸性溶液浸泡過程回收，並且回收材料不會被前代產品的複雜外加劑所影響。

在你不再需要它之前，輕質但耐用的塑料都是“偉大”的。由於塑料中含有複雜的外加劑，如染料、填料和阻燃劑等，幾乎所有的塑料都會因為回收過程而性能受損。此外，即便是回收率最高的塑料品種（如PET），其回收率也僅為20%~30%，剩下的部分通常只能送往焚燒廠燒掉或送到垃圾場填埋起來。

可怕的是，這種富碳材料的降解時間最長可達數百年。

PET塑料的回收也仍然不盡人意。

sciencedaily.com網站5月7日報道，美國能源部（DOE）勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員設計了一種新型的可回收塑料PDK。它類似分子級樂高玩具，可以在分子水平上進行解構、重組和再利用，並且再生過程不會影響塑料的性能。相關研究成果刊登於《自然·化學》雜誌中。

伯克利實驗室博士後研究員、論文作者Peter Christensen説：“我們從分子角度考慮了塑料的回收問題，這將是再生塑料領域的里程碑。”

各種塑料製品充斥着我們的生活。

塑料主要是由聚合物大分子構成的。聚合物又是由大量單體通過聚合反應得到的。塑料回收難的原因在於，外加劑與聚合物分子結合非常緊密，甚至在回收工廠中處理時也難以徹底分離。包含了各種組分的塑料碎化、造粒後形成“大雜燴”，最後進入熔鍊再生環節。因此，再生塑料的特性很難預測。

論文合著者、伯克利實驗室科學家Brett Helms説：“現有塑料製品的回收存在很大的侷限性。開發可循環型塑料和傳統塑料升級都不是一件簡單的事情。目前，塑料垃圾已經對地球水生生態系統產生了嚴重威脅，這一威脅隨着塑料製品產量的不斷攀升還在不斷加劇。”

無論填埋或焚燒都不能真正解決塑料垃圾問題。

為此，研究人員希望增強塑料的回收再利用性，將其從垃圾填埋場、焚燒爐和海洋中“挽救”回來。

Helms説：“PDK與傳統塑料的顯著不同之處在於，固定化學鍵因被可逆化學鍵取代而使回收利用率大大提高。”PDK塑料的單體可以通過簡單的高酸性溶液浸泡過程與複合添加劑分離，進而使其生命週期由線性轉向環狀。

Christensen在研究PDK基黏合劑的過程中意外發現了PDK的可循環性——酸液使黏合劑的成分發生了改變。

在分子水平上進行解構、重組和再利用，是新型塑料的最大特點。

通過核磁技術，他們發現黏合劑竟然回到了單體的起點。在進一步的配方測試後，Christensen等發現酸液不僅能將PDK聚合物分解成單體，還能使單體從複雜的外加劑中解脱出來。

接着，他們證實了再生單體可以重塑成新聚合物，而再生聚合物並未“繼承”原始材料的顏色或其他特性。舉例來説，扔進垃圾桶的破爛PDK基黑色塑料錶帶，經過再生又能變成嶄新的電腦鍵盤。

再不想辦法解決塑料垃圾問題，地球或將被塑料“統治”。

研究人員認為，PDK可回收塑料可以很好地替代當前使用的諸多不可回收塑料。下一步，研究人員計劃開發具有更好熱性能和機械性能的PDK塑料，以應用於紡織品、3D打印和泡沫塑料等領域。此外，他們還希望通過引入植物材料和其他可持續資源來提高PDK塑料的應用性能。

來源：《自然·化學》

期刊編號：1755-4330

原文鏈接：

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190507110452.htm

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