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熱固性塑料回收問題仍未得到完美的解決

發(fā)布時間:2015-07-22 來源: 環(huán)球塑化網(wǎng) 專題: 塑料與自然 打印

環(huán)球塑化網(wǎng) www.PVC123.com 訊:

  雖然,人類造出了化學穩(wěn)定性很好的熱固性塑料,但是如何回收處理它們卻成了難題——熱固性塑料的敏感分解溫度通常要比它的耐熱溫度高很多。因此,科學家們一直在尋找解決熱固性塑料回收問題的方法。

  近日,IBM阿爾馬登研究中心的研究人員提出了新的思路:創(chuàng)造一種對酸堿度敏感的新型熱固性塑料。這種塑料保持了優(yōu)越的性能,并且能夠在酸性條件下被分解為小分子單體,從而表現(xiàn)出可逆性。

熱固性塑料回收問題仍未得到完美的解決
熱固性塑料回收問題仍未得到完美的解決

  加西亞博士和他的團隊合成的是一種含氮雜環(huán)聚合物塑料:團隊合成的在酸性條件下可降解的含氮雜環(huán)聚合物塑料。圖中每一個紅藍相間的結構都是一個1,3,5-六氫化三嗪。

  加西亞等人先使用具有2個氨基的可聚合單體與聚甲醛在約50℃條件下合成一種半縮醛胺的共價網(wǎng)絡結構,然后繼續(xù)加熱到200℃,半縮醛胺脫水形成了 1,3,5-六氫化三嗪并形成交聯(lián)點,形成塑料的高分子結構。含氮雜環(huán)三嗪就這樣牽著彼此的手不放開,化學鍵良好的熱穩(wěn)定性讓這種新型熱固性塑料具有很好的耐熱能力。實驗分析表明,這種塑料的韌性要比傳統(tǒng)的氮基聚合塑料更優(yōu)秀。

  而真正讓它突破傳統(tǒng)的一點是這種新型熱固性塑料的pH敏感可逆性:雖然它對溫度不敏感,不過在pH值小于2時,只需經(jīng)過簡單的分解反應,幾個小時后就能讓高分子聚合物分解成水和二氨基二苯醚:

  pH敏感塑料分解后產(chǎn)生4,4'-二氨基二苯醚。它可以被用于聚酰亞胺和聚酯酰亞胺樹脂的生產(chǎn)。

  與傳統(tǒng)的溫控反應相比,這種由pH控制的反應的好處在于耗能少、反應易控制。這種反應不需要加熱到很高的溫度,也不需要很長的反應鏈。同時這種反應的產(chǎn)物也很環(huán)保——二氨基二苯醚可以作為合成塑料的原料再次被利用,而水就更不用說了。這樣就保證了回收這種塑料不會帶來任何已知的環(huán)境問題。

  在發(fā)明和技術進步的同時,我們也需要關注對環(huán)境的影響。加西亞和她的團隊發(fā)明的這種對pH敏感的可逆塑料正是關注了這一點。如果這種塑料的合成純度能夠達到工業(yè)生產(chǎn)要求,那么對塑料產(chǎn)品對環(huán)境的影響就很可能會減少。同時,由于這種熱固性塑料具有更高的韌性,其塑料制品的壽命可能也會被進一步提高,從而間接地減少了塑料垃圾。

  盡管人類使用塑料已經(jīng)接近一個世紀,但是仍然要面對使用塑料帶來的副作用。不過隨著科技的進步,對塑料成分與性質(zhì)的進一步研究,相信在日后處理塑料廢物的方法也會相應改善,最終讓能舒緩甚至是解決白色污染的酸溶解塑料快速投入使用。

  大家都知道,許多先用廣泛運用的發(fā)明都是在意外中發(fā)明出來的,塑料也是其中之一。新型塑料賽璐珞問世后,高分子合成樹樹脂的塑料在一個世紀內(nèi)就普及到世界的許多地區(qū)。不過塑料的使用與棄置也帶來許多環(huán)境問題,而塑料的自然分解,也會對生物有害,甚至還可能造成生命危險。

  相比于加熱融化即能回收利用的熱塑性塑料,熱固性塑料具有很強的耐熱性,這就導致了用傳統(tǒng)的加熱方法難以對它們進行回收。熱固性塑料的聚合碳鏈上通常有交叉或網(wǎng)狀的化學鍵相互連接,結構非常穩(wěn)固。這中結構使它們擁有優(yōu)良的耐熱性與韌性,因此被廣泛應用在微電子、汽車以及航天工程領域。

  熱塑性塑料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等;熱固性塑料包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等。上圖左側(cè)為PET制作的塑料瓶,右圖為環(huán)氧樹脂制作的玻璃鋼。

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