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    新分子鋪就可再生塑料“變革”之路  

      隨著地球上橡膠和塑料垃圾負擔持續增加,科學家們期待能以閉環回收的方式減少垃圾數量。據最新一期《自然·化學》雜志報道,美國研究人員發現了一種可能改變游戲規則的新分子——低聚環丁烷,對實現這一目標具有廣泛意義。

      普林斯頓大學化學系研究人員表示,該分子以一種極不尋常的方式連接成正方形的重復序列,并能在一定條件下逆轉,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為原始狀態,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化合物,是化石燃料開發的主要副產品。

      研究人員表示,采用人們已經研究和聚合了數十年的一種真正通用的化學物質,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,是在可持續化學方面邁出的一大步。

      研究人員用鐵作為合成新分子的催化劑,可將丁二烯單體“點擊”在一起,從而形成低聚環丁烷。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形結構的簡單重復連接形成聚合物。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“壓縮”過程并回收原始材料,這使其成為閉合化學循環的一個罕見例子。

      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建基塊,充當聚合物鏈中其他分子之間的橋梁。此外,它是熱穩定的,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,它也表現出高結晶度,這表明它能在更輕的情況下實現其理想物理性能(如結晶度和材料強度)。

      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。


    關鍵字:塑料
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