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这种无限可回收的塑料可能有助于我们最终清理垃圾填埋场和海洋
2019年05月09日    阅读量:3298    新闻来源:中国资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

美国能源部(DOE)的一项新研究设计了一种可以循环使用多次而不会损失性能的塑料。


美国能源部的劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)生产了一种新型聚合物,类似于乐高玩具,可以分解并重新组装成不同的形状,纹理和颜色,而不会影响其质量。这种新材料被称为“聚(二酮二胺)”或PDK涂料在线coatingol.com


塑料带扭曲

伯克利实验室分子铸造厂的博士后研究员,主要作者彼得克里斯滕森说:“大多数塑料都不会被回收利用。” “但我们已经发现了一种组装塑料的新方法,从分子角度考虑回收利用。”


今天最可回收的塑料PET - 聚(对苯二甲酸乙二醇酯) - 仅以约20-30%的速度回收。其余的焚烧炉,垃圾填埋场,或卷起海洋被烧毁,释放二氧化碳,还是留给堵塞的地球几个世纪,直到它分解。


塑料基本上是长链的碳基分子('mers')连接在一起形成聚合物('许多mers')。它们的结构使得它们非常稳定的化学性质,这意味着他们不会生锈,Rot或溶解其他材料的地方。为了使它们适合特定用途,制造商还混合使用化学添加剂以改善某些性能。例如,填料使塑料变硬,而增塑剂混合使其变得柔韧。这些添加剂与单个聚合物化学结合,并且它们保持紧密。因此,即使塑料在回收设备中加工,它们也几乎不可能被移除。具有不同化学成分的塑料混合在一起,研磨成碎片,并在回收过程中熔化。在实际生产材料之前,无法预测所得材料的特性。


再生塑料继承未知添加剂的这种趋势阻止了塑料成为“圆形”材料 - 原始构建块(mers)可以被回收以便尽可能长时间地再利用,或者“升级”以制造新的,更高质量的材料产品。


PDK塑料。与传统塑料不同,PDK塑料的单体可以简单地通过在高酸性溶液中浸泡材料来回收并从任何混合添加剂中除去。

图片来自Peter Christensen等人,(2019年),Nat.Comms / Berkeley Lab

克里斯滕森是伯克利实验室分子铸造厂的科学家布雷特赫尔姆斯领导的一个多学科团队的成员,该团队致力于开发一种不会出现这种问题的塑料。


克里斯滕森补充说:“圆形塑料和塑料再循环是一项巨大的挑战。” “我们已经看到塑料废物泄漏到我们的水生生态系统中的影响,这种趋势可能会因为制造的塑料数量增加以及它对我们的市政回收基础设施产生的下游压力而加剧。”


“使用PDK,传统塑料的不可变键被可逆键替代,从而可以更有效地回收塑料,”Helms解释说。


通过简单地将塑料浸入高酸性溶液中,可以将制备PDK的单体与任何添加剂分离。酸破坏了单体和添加剂之间的键。这种性质最初是在Christensen将各种酸用于制造PDK粘合剂的玻璃器皿时发现的,并注意到粘合剂已发生变化。克里斯滕森用NMR(核磁共振)光谱仪进一步分析了塑料,发现了原始单体。


Molecular Foundry的后续研究表明,酸将PDK聚合物分解成单体,同时将它们与添加剂分子分离。该团队还表明,回收的PDK单体可以重新浇铸成聚合物,并且回收的聚合物不会继承原始材料的任何特征。塑料也可以通过使用添加剂(例如增塑剂)进行再循环。研究人员认为,他们的新塑料可能是目前使用的许多不可回收塑料的良好替代品。


赫尔姆斯说:“我们正处于一个关键时刻,我们需要考虑现代化回收设施所需的基础设施,以便进行未来的废物分类和处理。” “如果这些设施的设计目的是回收或升级PDK和相关塑料,那么我们就能更有效地将塑料从垃圾填埋场和海洋中转移出来。”


“这是一个激动人心的时刻,开始考虑如何设计材料和回收设施,以实现圆形塑料,”赫尔姆斯说。


研究人员接下来计划开发具有广泛热性能和机械性能的PDK塑料,用于纺织品,3D打印和泡沫塑料。他们还希望将更多基于植物的化合物和其他可持续材料纳入PDK塑料中



标签:行业资讯今日头条技术中心建筑基材橡胶塑料
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