MIT研发新方法 让用于汽车等产品的热固性塑料易被分解回收

放大  缩小 日期:2020-08-24     来源:盖世汽车    评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
核心提示:【汽车塑料】热固性材料包含环氧树脂、聚氨酯以及用于轮胎的橡胶,在汽车和电器等很多需要耐用性和耐热性能的产品中都有。不过,此种材料有一个缺点,在使用之后,不易被回收或分解,因为将它们连接在一起的化学键比

汽车塑料】热固性材料包含环氧树脂、聚氨酯以及用于轮胎的橡胶,在汽车和电器等很多需要耐用性和耐热性能的产品中都有。不过,此种材料有一个缺点,在使用之后,不易被回收或分解,因为将它们连接在一起的化学键比其他材料(如热塑性塑料)更强。

 

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(图片来源:MIT)

据外媒报道,美国麻省理工学院(MIT)的化学家们现在研发了一种方法,可以采用一种化学连接器,让此类材料更容易被分解,同时仍能保持机械强度,以便再次投入使用。

研究人员表示,他们研发了一种称为pDCPD的可降解热固性塑料,可被分解成粉末,然后利用此类粉末制造更多的pDCPD。研究人员还提出一个理论模型,表明其方法可广泛应用于塑料和其他聚合物,如橡胶。

难以回收

热固性塑料和热塑性塑料是两大塑料。热塑性塑料包括聚乙烯和聚丙烯,通常用于塑料袋和其他一次性塑料,如食品包装袋。通过加热小的塑料颗粒,直至融化,再将其塑成所需的形状,最后冷却成固体,可制造出热塑性塑料。热塑性塑料约占全球塑料产量的75%,可通过再次加热直到变成液体,得以回收,从而可被重塑成新的形状。

热固性塑料也采用类似工艺制成,但是一旦从液体冷却成固体,就很难再回复到液体状态。这是因为聚合物分子之间形成的称为共价键的化学键,具有很强的化学附着力,很难被打破。研究人员表示,在被加热时,热固性塑料在成型之前通常会燃烧起来。“一旦它们被固定为一个特定的形状,就会一辈子保持这个形状,通常也没有简单的方法来进行回收。”

MIT研究小组想要研发一种方法,既可以保持热固性塑料的强度和耐用性的优点,同时在使用后还可以更容易被分解。

去年,研究人员报道了一种方法,可通过加入含有硅醚基团的构建块或单体,生产用于药物输送系统的可降解聚合物。此种单体随机分布在整个材料中,而且当材料暴露在酸、碱或离子(如氟化物)中时,硅醚键就会断裂。

用于合成此类聚合物的化学反应也被用于制造一些热固性塑料,包括卡车和公交车车身面板的聚二环戊二烯(polydicycloPEntadiene,pDCPD)。

研究人员采用了与2019年相同的策略,将硅醚单体添加到形成pDCPD的液体前体中,结果发现,如果硅醚单体占整个材料的7.5%至10%,pDCPD就可保持机械强度,但在接触到氟离子后就可以分解成可溶解的粉末。

新材料

在研究的第二阶段,研究人员试图重复使用此类粉末以形成一种新型pDCPD材料。在将该粉末溶解在用于制造pDCPD的前体溶剂中后,就能够利用回收的粉末制造新型pDCPD热固性塑料。

研究人员表示,如果可以为其他类型的聚合反应找到合适的可降解单体,此种方法也可用于制造其他可降解的热固性材料,如丙烯酸、环氧树脂、硅酮或硫化橡胶。

现在,研究人员们希望可以成立一家公司,将该技术实现商业化。MIT还向默克密理博(Millipore Sigma)独家授权了该项技术,以生产和销售用于研究的硅醚单体。

 
 
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