《科学》“无限回收”聚合物显示塑料的实际性能

2025年03月24日 阅读量:127

元素百科向您介绍“无限回收”聚合物,以显示塑料的实际性能。世界爱上了塑料,因为它们便宜、方便、轻便、耐用。塑料现在也因为同样的原因破坏了地球。

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,即向无浪费、可持续的材料迈进。有一天,这些材料可能会与传统塑料竞争。化学系教授Eugenene Chen领导人发现了一种聚合物,它具有重量轻、耐热、强度和耐久性等许多相同的塑料特性。然而,与典型的石油塑料不同,新型聚合物可以转化为完全化学回收的原始小分子状态。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,具有长链化学键合的特点,重复分子单元称为单体。目前,合成聚合物包括塑料、纤维、陶瓷、橡胶、涂料和许多其他商业产品。

这项工作是基于2015年Chen实验室首次展示的化学可回收聚合物的上一代。制造旧版本需要极其寒冷的环境,这将限制其工业潜力。以前的聚合物耐热性和分子量都很低,虽然是塑料的,但是比较软。

Chen说,从这项研究中获得的基础知识是无价的。这导致了未来一代聚合物设计原则的发展,不仅化学可回收,而且实用性强。

这种新型大大改善了聚合物结构,解决了第一代材料的问题。在环境友好的工业现实条件下,该单体可以很容易地聚集在一起:在室温下,只需几分钟的反应时间和少量的催化剂。获得的材料具有高分子量、热稳定性和结晶性,以及与塑料非常相似的机械性能。最重要的是,在温和的实验室条件下,聚合物可以使用催化剂回收到原来的单体状态。不需要进一步净化,单体可以重聚,从而建立Chen所谓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。新的绿色塑料可以简单地放在反应堆里,而不是在垃圾填埋场和海洋中生存数百万年。用化学术语来说,它们可以解聚,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,这种材料可以重复使用,并完全重新定义其“回收利用”的含义。

Chen说:“原则上,这些聚合物可以被化学回收,并且可以无限期地重复使用。”。

Chen强调,新的聚合物技术只在学术实验室的规模上得到了验证。还有很多工作要完善他和他的同事发明的待专利单体和聚合物生产技术。

在CSU 在Ventures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,并开发更昂贵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,并进一步研究可回收材料的新化学结构。

Chen说:“这是我们的梦想,看到这种化学回收聚合物技术出现在市场上。”。

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