“乐高塑料”：再生塑料领域的里程碑_风闻

                   

                        

编译／雷鑫宇 审稿／阿淼  责编／唐林芳

研究人员发明了一种“乐高塑料”，它可从分子水平上解构、重组和再利用。

与传统塑料不同，PDK塑料可以通过简单的高酸性溶液浸泡过程回收，并且回收材料不会被前代产品的复杂外加剂所影响。

在你不再需要它之前，轻质但耐用的塑料都是“伟大”的。由于塑料中含有复杂的外加剂，如染料、填料和阻燃剂等，几乎所有的塑料都会因为回收过程而性能受损。此外，即便是回收率最高的塑料品种（如PET），其回收率也仅为20%~30%，剩下的部分通常只能送往焚烧厂烧掉或送到垃圾场填埋起来。

可怕的是，这种富碳材料的降解时间最长可达数百年。

PET塑料的回收也仍然不尽人意。

sciencedaily.com网站5月7日报道，美国能源部（DOE）劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员设计了一种新型的可回收塑料PDK。它类似分子级乐高玩具，可以在分子水平上进行解构、重组和再利用，并且再生过程不会影响塑料的性能。相关研究成果刊登于《自然·化学》杂志中。

伯克利实验室博士后研究员、论文作者Peter Christensen说：“我们从分子角度考虑了塑料的回收问题，这将是再生塑料领域的里程碑。”

各种塑料制品充斥着我们的生活。

塑料主要是由聚合物大分子构成的。聚合物又是由大量单体通过聚合反应得到的。塑料回收难的原因在于，外加剂与聚合物分子结合非常紧密，甚至在回收工厂中处理时也难以彻底分离。包含了各种组分的塑料碎化、造粒后形成“大杂烩”，最后进入熔炼再生环节。因此，再生塑料的特性很难预测。

论文合著者、伯克利实验室科学家Brett Helms说：“现有塑料制品的回收存在很大的局限性。开发可循环型塑料和传统塑料升级都不是一件简单的事情。目前，塑料垃圾已经对地球水生生态系统产生了严重威胁，这一威胁随着塑料制品产量的不断攀升还在不断加剧。”

无论填埋或焚烧都不能真正解决塑料垃圾问题。

为此，研究人员希望增强塑料的回收再利用性，将其从垃圾填埋场、焚烧炉和海洋中“挽救”回来。

Helms说：“PDK与传统塑料的显著不同之处在于，固定化学键因被可逆化学键取代而使回收利用率大大提高。”PDK塑料的单体可以通过简单的高酸性溶液浸泡过程与复合添加剂分离，进而使其生命周期由线性转向环状。

Christensen在研究PDK基黏合剂的过程中意外发现了PDK的可循环性——酸液使黏合剂的成分发生了改变。

在分子水平上进行解构、重组和再利用，是新型塑料的最大特点。

通过核磁技术，他们发现黏合剂竟然回到了单体的起点。在进一步的配方测试后，Christensen等发现酸液不仅能将PDK聚合物分解成单体，还能使单体从复杂的外加剂中解脱出来。

接着，他们证实了再生单体可以重塑成新聚合物，而再生聚合物并未“继承”原始材料的颜色或其他特性。举例来说，扔进垃圾桶的破烂PDK基黑色塑料表带，经过再生又能变成崭新的电脑键盘。

再不想办法解决塑料垃圾问题，地球或将被塑料“统治”。

研究人员认为，PDK可回收塑料可以很好地替代当前使用的诸多不可回收塑料。下一步，研究人员计划开发具有更好热性能和机械性能的PDK塑料，以应用于纺织品、3D打印和泡沫塑料等领域。此外，他们还希望通过引入植物材料和其他可持续资源来提高PDK塑料的应用性能。

来源：《自然·化学》

期刊编号：1755-4330

原文链接：

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

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