新型生物基热固性塑料具有耐用性和可回收性

来自 实验室仪器网

研究人员最近一项研究提出了一种可回收、可降解的传统热固性塑料替代品，该替代品使用生物源单体二氢呋喃(DHF)。该材料保留了传统热固性塑料的机械耐久性，同时实现了化学回收和自然降解，解决了不可回收的石化塑料对环境的影响。在《自然》杂志上发表。

热固性塑料用于保龄球、汽车轮胎和医疗植入物等应用，以其高耐用性而闻名。这些材料约占全球聚合物产量的15-20%，其稳定性源于交联聚合物网络。然而，同样的结构使它们本质上不可回收。

目前，世界上的热固性材料回收率为零。它们要么被焚烧，要么被扔进垃圾填埋场。为了解决传统热固性材料的可回收性限制，Fors实验室开发了一种生物源替代品，它保留了交联热固性材料的耐久性和延展性，同时保持了化学可回收性和可生物降解性。整个过程从创造到再利用比现有的材料更加环保。

这项研究的重点是二氢呋喃(DHF)，这是一种从生物来源中提取的单体，可以作为石油基原料的有竞争力的替代品。研究团队开发了一种聚合工艺，该工艺依次将DHF转化为可回收聚合物，然后转化为交联热固性塑料。

Dreiling发起了这项工艺，使用DHF（一种环状双键单体）作为两个不同聚合步骤的起点。在第一步中，开环聚合将DHF转化为长链聚合物。这种中间材料柔软、有弹性，可以通过热和酸处理完全化学回收。

在第二个聚合步骤中，未反应的DHF单体参与交联，形成机械强度高且耐用的热固性材料。此过程保留了DHF的刚性环状结构，同时实现了最终的环境降解和热回收性。

聚合反应由光引发和控制，因此材料性能可调。只需改变每个反应的运行时间、每个反应中催化剂的量以及使用的光的强度，就可以通过一个简单的过程获得广泛的性能。

研究人员解释说，增加光照可以增强交联，从而产生更坚硬的材料。未暴露的部分仍可完全进行化学回收，而暴露在较低光照水平下的区域则表现出更高的柔韧性。

DHF基热固性塑料的性能可与商用热固性塑料相媲美，例如乙丙橡胶（用于软管和汽车挡风雨条）和高密度聚氨酯（用于电子、包装和鞋类）。

研究人员表示，DHF基材料支持循环材料经济，与传统的石化热固性塑料不同。这些材料可以通过化学方法回收到单体形式，当不可避免地释放到环境中时，会降解为无毒成分。

该研究团队正在探索3D打印等应用，并通过加入额外的单体来修改聚合物组成，以进一步增强材料性能。

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