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這種無限可回收的塑料可能有助于我們最終清理垃圾填埋場和海洋
2019年05月09日    閱讀量:2967    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

美國能源部(DOE)的一項新研究設計了一種可以循環使用多次而不會損失性能的塑料。


美國能源部的勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)生產了一種新型聚合物,類似于樂高玩具,可以分解并重新組裝成不同的形狀,紋理和顏色,而不會影響其質量。這種新材料被稱為“聚(二酮二胺)”或PDK中國建材網cnprofit.com


塑料帶扭曲

伯克利實驗室分子鑄造廠的博士后研究員,主要作者彼得克里斯滕森說:“大多數塑料都不會被回收利用。” “但我們已經發現了一種組裝塑料的新方法,從分子角度考慮回收利用。”


今天最可回收的塑料PET - 聚(對苯二甲酸乙二醇酯) - 僅以約20-30%的速度回收。其余的焚燒爐,垃圾填埋場,或卷起海洋被燒毀,釋放二氧化碳,還是留給堵塞的地球幾個世紀,直到它分解。


塑料基本上是長鏈的碳基分子('mers')連接在一起形成聚合物('許多mers')。它們的結構使得它們非常穩定的化學性質,這意味著他們不會生銹,Rot或溶解其他材料的地方。為了使它們適合特定用途,制造商還混合使用化學添加劑以改善某些性能。例如,填料使塑料變硬,而增塑劑混合使其變得柔韌。這些添加劑與單個聚合物化學結合,并且它們保持緊密。因此,即使塑料在回收設備中加工,它們也幾乎不可能被移除。具有不同化學成分的塑料混合在一起,研磨成碎片,并在回收過程中熔化。在實際生產材料之前,無法預測所得材料的特性。


再生塑料繼承未知添加劑的這種趨勢阻止了塑料成為“圓形”材料 - 原始構建塊(mers)可以被回收以便盡可能長時間地再利用,或者“升級”以制造新的,更高質量的材料產品。


PDK塑料。與傳統塑料不同,PDK塑料的單體可以簡單地通過在高酸性溶液中浸泡材料來回收并從任何混合添加劑中除去。

圖片來自Peter Christensen等人,(2019年),Nat.Comms / Berkeley Lab

克里斯滕森是伯克利實驗室分子鑄造廠的科學家布雷特赫爾姆斯領導的一個多學科團隊的成員,該團隊致力于開發一種不會出現這種問題的塑料。


克里斯滕森補充說:“圓形塑料和塑料再循環是一項巨大的挑戰。” “我們已經看到塑料廢物泄漏到我們的水生生態系統中的影響,這種趨勢可能會因為制造的塑料數量增加以及它對我們的市政回收基礎設施產生的下游壓力而加劇。”


“使用PDK,傳統塑料的不可變鍵被可逆鍵替代,從而可以更有效地回收塑料,”Helms解釋說。


通過簡單地將塑料浸入高酸性溶液中,可以將制備PDK的單體與任何添加劑分離。酸破壞了單體和添加劑之間的鍵。這種性質最初是在Christensen將各種酸用于制造PDK粘合劑的玻璃器皿時發現的,并注意到粘合劑已發生變化。克里斯滕森用NMR(核磁共振)光譜儀進一步分析了塑料,發現了原始單體。


Molecular Foundry的后續研究表明,酸將PDK聚合物分解成單體,同時將它們與添加劑分子分離。該團隊還表明,回收的PDK單體可以重新澆鑄成聚合物,并且回收的聚合物不會繼承原始材料的任何特征。塑料也可以通過使用添加劑(例如增塑劑)進行再循環。研究人員認為,他們的新塑料可能是目前使用的許多不可回收塑料的良好替代品。


赫爾姆斯說:“我們正處于一個關鍵時刻,我們需要考慮現代化回收設施所需的基礎設施,以便進行未來的廢物分類和處理。” “如果這些設施的設計目的是回收或升級PDK和相關塑料,那么我們就能更有效地將塑料從垃圾填埋場和海洋中轉移出來。”


“這是一個激動人心的時刻,開始考慮如何設計材料和回收設施,以實現圓形塑料,”赫爾姆斯說。


研究人員接下來計劃開發具有廣泛熱性能和機械性能的PDK塑料,用于紡織品,3D打印和泡沫塑料。他們還希望將更多基于植物的化合物和其他可持續材料納入PDK塑料中



標簽:行業資訊今日頭條技術中心建筑基材橡膠塑料
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