新型木质素基材料可替代化石塑料和粘合剂,还能多次重复使用

2021年12月01日 阅读量:6

斯德哥尔摩大学的研究人员开发了一种资源高效的方法来生产新的木质素基材料,该材料可以进行热再加工并用于替代热固性树脂和粘合剂。

 

现代社会需要寻找来自化石石油和天然气资源的材料的替代品。与此同时,迫切需要开发使能技术向可持续循环经济过渡。例如,热固性树脂在当今要求严苛的应用中具有强大的性能,但不幸的是,这些合成塑料不易回收。

 

斯德哥尔摩大学的研究人员开发了一种资源高效的方法来生产一种性能类似于热固性但可以进行热再加工的材料。该团队使用木质素作为可再生原料,与源自乙二醇的无毒化学品进行无催化剂反应。木质素是纸浆和造纸工业的副产品,主要燃烧以回收化学品和热量。然而,人们大力推动使用木质素作为新的增值材料的组成部分,这些材料在其生命周期内充当碳储量。

 

“我们对新材料的性能感到惊讶,我们结果的一个显着方面是合成过程的简单性和材料效率。与之前的例子相比,我们不需要对木质素进行任何化学改性或分馏但可以简单地用交联剂在一锅反应中烹饪它,”斯德哥尔摩大学的阿德里安·莫雷诺博士和该研究背后的研究人员之一澄清道。结果是一种黑色和类似塑料的材料,可以使用注射成型等传统技术铸造成各种形状。

 

新的木质素基材料可以多次使用,这是未来循环材料的核心。为了证明这一点,研究人员测量了原始材料本身的机械强度,并再次测量了从断裂样品中重新加工的相同材料的机械强度。机械强度可与工程塑料相媲美,并在再加工后保持不变。

 

从一次性使用到可回收粘合剂

 

科学家们还发现,只需改变配方中使用的木质素量,就可以将材料的性能从硬脆到柔软和坚韧。“调整材料特性的能力为商业应用开辟了许多机会。例如,按重量计含有 50% 木质素的配方是适用于多种软硬材料的出色粘合剂,”Mohammad Morsali 博士说。斯德哥尔摩大学的学生和文章的作者之一。“可以回收粘合剂或简单地分离材料并在与厨房烤箱中使用的温度相当的温和温度下再次粘合。”

 

木质素是自然界中的一种神奇材料,直到最近才作为先进材料的候选材料才引起人们的注意。“这是对木质素作为有价值原料的可能性的极好证明。我们开发的材料完全符合当前向可持续循环材料发展的趋势。由于其设计由所谓的动态共价键组成,该材料可以通过相对温和的加热一遍又一遍地形成,”助理教授 Mika Sipponen 解释说。

 

该研究已发表在ACS Applied Materials & Interfaces 上。

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