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新分子鋪就可再生塑料“變革”之路

   2021-02-01 中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)

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核心提示:????原文來源:科技日報????科技日報北京1月27日電 (記者馮衛(wèi)東)隨著地球上橡膠和塑料垃圾負(fù)擔(dān)持

????原文來源:科技日報

????科技日報北京1月27日電 (記者馮衛(wèi)東)隨著地球上橡膠和塑料垃圾負(fù)擔(dān)持續(xù)增加,科學(xué)家們期待能以閉環(huán)回收的方式減少垃圾數(shù)量。據(jù)最新一期《自然·化學(xué)》雜志報道,美國研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可能改變游戲規(guī)則的新分子——低聚環(huán)丁烷,對實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)具有廣泛意義。

????普林斯頓大學(xué)化學(xué)系研究人員表示,該分子以一種極不尋常的方式連接成正方形的重復(fù)序列,并能在一定條件下逆轉(zhuǎn),即可將分子“壓縮”變成用于制造塑料的新聚合物,然后將其“解壓”(解聚)變回原始單體,以備重復(fù)使用。

????過去,需要昂貴的專用聚合物和多道工序才能將類似材料恢復(fù)為原始狀態(tài),從來沒有使用丁二烯這樣普通的原材料。該新分子是聚丁二烯的一種形式,聚丁二烯已有一百多年的歷史,廣泛用于制造輪胎和鞋底等橡膠和塑料制品。其母體丁二烯是一種豐富的有機(jī)化合物,是化石燃料開發(fā)的主要副產(chǎn)品。

????研究人員表示,采用人們已經(jīng)研究和聚合了數(shù)十年的一種真正通用的化學(xué)物質(zhì),從中制造出一種全新的材料,而且該材料還擁有有趣的特性,是在可持續(xù)化學(xué)方面邁出的一大步。

????研究人員用鐵作為合成新分子的催化劑,可將丁二烯單體“點(diǎn)擊”在一起,從而形成低聚環(huán)丁烷。鐵“誘使”單體相互叩擊,以形成正方形聚合物。通常,單體通過S形結(jié)構(gòu)的簡單重復(fù)連接形成聚合物。但是在本研究中,這些單體會以正方形鏈的形式串在一起。

????為了將其解壓,在鐵催化劑的條件下將分子暴露于真空中,將逆轉(zhuǎn)“壓縮”過程并回收原始材料,這使其成為閉合化學(xué)循環(huán)的一個罕見例子。

????該材料還具有令人著迷的特性。例如,它可以遠(yuǎn)距離操縱,這意味著該鏈的兩端均已功能化。此屬性可以使其本身用作構(gòu)建基塊,充當(dāng)聚合物鏈中其他分子之間的橋梁。此外,它是熱穩(wěn)定的,這意味著它可以加熱到250℃以上而不會迅速分解。

????即使在低分子量為1千克/摩爾的情況下,它也表現(xiàn)出高結(jié)晶度,這表明它能在更輕的情況下實(shí)現(xiàn)其理想物理性能(如結(jié)晶度和材料強(qiáng)度)。

????研究人員稱,用這種單體制成的材料非常堅硬,并不像一般的再生塑料那樣脆弱不耐用。

 
 
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