創新成果:自由組合的“積木”——PDK塑料
發表時間:2019-07-02 11:56:44 作者:雕刻機

  【南京全順網 科技創新】 塑料作為一種可塑性佳、應用范圍廣泛的材質被全人類青睞,自塑料開始使用至今,人類使用了大量的塑料制品,然而生產和回收處理效率的不對等使塑料垃圾問題隨之而來,盡管有大量回收工作和公眾活動在此方面進行努力,但人類依然長期備受其困擾。
 

  在前不久,美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室公布了一項最新研發成果:聚二酮烯胺,也可以稱為PDK塑料。這種塑料打破了一直以來對塑料材質的固有認識,據悉,它可以在分子水平上被拆分成如同積木一樣的“零件”,可以反復重新組合,不會有任何性能損失,且合成后的新材料可以具有同原材料性能各不相同特點。這一科學成果發表在《自然化學》期刊上。
 

  眾所周知,塑料是大量有機分子單體組成的聚合物,為了獲得更多特性的塑料制品,在生產過程中會加入一些特定的化學添加劑使之改變一些性能。塑料的化學結構十分穩定,因此這些添加劑也很難被清除,成分混合的再生塑料性能也會因為其含有不同化學成分的其他塑料雜質而大打折扣,回收價值很低。
 

  為獲得更高品質的回收塑料必須要經過分揀這一過程,但是資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產出的很少一部分,更多的則是隨著不可回收垃圾一起被焚燒、填埋。目前最可回收的塑料是PET -聚對苯二甲酸乙酯(乙烯對苯二甲酸酯),但是回收率也只在20-30%。遺憾的是,除了加大對回收環節的資金投入,目前的多數解決辦法仍然集中在設法延長產品的使用壽命或進行工藝升級以生產更高質量的產品等方面。
 

  但是這種新型塑料的誕生改善了這個現狀。
 

  “循環塑料和塑料升級換代是巨大的挑戰。我們已經看到塑料垃圾泄漏到我們的水生生態系統的影響,而這一趨勢很可能會因為塑料制造數量的增加和下游對我們的市政回收基礎設施造成的壓力而加劇。”伯克利實驗室的分子鑄造博士后彼得·克里斯坦森如此說,“過去生產的大多數塑料都沒考慮回收問題,但是我們發現的這種合成方式能夠從分子角度對其進行回收利用。”
 

  通過伯克利研究人員的試驗證實,以高酸性溶液為介質就可以將制造PDK塑料的單體從任何添加劑中分離出來,反之也可以將PDK聚合物分解成單體。酸破壞了單體與添加劑之間連接的鍵,將傳統塑料的不可變鍵變成可逆建,分離出原始狀態的單體材料,使基礎材料與生產過程中所添加的化學品完全分離開來,通過動態共價二酮烯胺鍵實現塑料閉環回收,使塑料擁有像金屬一樣被“重鑄”的特性,從而實現塑料制品能更有效地被回收利用。
 

  研究人員表示,這種新塑料還具有廣泛的熱和機械性能,在紡織品、3D打印和泡沫塑料等領域有良好的前景,可以很好地代替目前使用的許多不可回收塑料。他們還希望在PDK塑料中加入更多的植物化合物和其他可持續材料以開發其更多的特性。與此同時也期待未來能建設PDK相關的回收改造設施,將這一技術廣泛推廣,傳統塑料如果被PDK塑料取代,在未來對塑料的回收將會更加高效。
 
 

  資料參考:環球網、參考消息、科技深度君