科学家最新研究成果:可降解聚氨酯使其成分重获新生

来源:PUWORLD 2019-08-27 13:49

慧正资讯:目前聚氨酯废料正逐渐堆满垃圾填埋场,但科学家们最近有了一个可能的解决方案:他们开发了一种降解聚氨酯的方法。当原始产品到达使用寿命,聚合物可以很容易地被溶解以制造如强力胶等新产品。这些聚氨酯也可以用于微胶囊中,这些胶囊可以打开以释放诸如生物杀灭剂之类的载物。

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“全世界每天生产数百万吨聚氨酯用于泡沫、塑料、运动鞋、绝缘材料和其他产品,”在会上展示这项研究的博士生Ephraim Morado说,“但是人们使用完毕后通常会丢弃这些材料。”废弃的聚氨酯最终会被填埋,或者焚烧。这需要大量的能量并产生有毒的副产品。他指出:“作为替代方案,我们希望开发下一代聚氨酯。它可以很容易地降解,再加工成新的材料如粘合剂或涂料并投向市场。”

当然,Morado并不是唯一一个寻求重复使用聚合物的方法的科学家。项目首席研究员Steven Zimmerman博士说:“许多对回收利用感兴趣的人正试图将聚合物分解成原来的原料然后重新制作相同的聚合物。我们正在采取一种非常不同的中间方法。因为它会更简单便宜,短时间内业内也会有兴趣使用。”Zimmerman的实验室位于伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校。“我们正试图将我们的聚合物分解成一些工业上常见的原料。”

常规聚氨酯和Morado的聚氨酯之间的关键区别在于,Morado的聚氨酯中加入了羟基缩醛作为单体之一。 Zimmerman的团队首先使用一种特殊的含碘缩醛来制备可降解聚合物和聚丙烯酰胺凝胶。在团队早期的研究中,聚合物可以溶解在弱酸性水中。

Morado发明了一种能加入非常规聚氨酯的新型缩醛。这样他就可以在没有水的情况下溶解聚合物。经过数月的研究,他发现三氯乙酸在二氯甲烷(一种有机溶剂)中的溶液可在短短三小时内在室温下溶解聚氨酯。典型的焚烧法需要超过1,400 华氏度来避免有毒气体的形成,新方法与传统方法相比对环境的要求大大减弱。与水不同,二氯甲烷会使材料膨胀。这种膨胀使酸能够到达聚氨酯分子链的主链,使缩醛基团化学键断裂。降解释放出醇单体。这些单体随后就可用于制造新产品。其中粘合剂的性能可与超强力胶相媲美。

Morado还发明了其他含缩醛的聚氨酯,当暴露在光线下时可触发降解。他用这些材料制造了可以包含除草剂甚至生物杀灭剂的微胶囊,用于杀死藤壶和其他粘在船体上的生物。他和Zimmerman也正在开发在二氯甲烷溶剂中用几滴酸处理时溶解的粘合剂。另一个潜在的应用是在电路板上:如果原始芯片出现故障,降解聚氨酯可以将已经牢固粘在电路板上的芯片拆下换新。

此外,该团队正致力于研究聚氨酯如何在更温和的条件(与醋反应)下降解。这对于可降解缝合线或家庭应用(例如可拆卸图片悬挂器)尤其有用。

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