2020年7月23日
热固性材料,包括环氧树脂、聚氨酯和橡胶用于轮胎,被发现在许多产品必须耐用和耐热,比如汽车和电器。
这些材料的一个缺点是,他们通常无法轻易回收或亚博网站下载分解后使用,因为化学键控股在一起比那些发现在热塑性塑料等其他材料。
麻省理工学院的化学家已经开发了一种方法来修改热固性塑料化学链接器,使材料更容易分解,但仍允许他们保留让他们如此有用的机械强度。亚博网站下载
在一项研究中出现在今天自然,研究人员表明,他们可以生产热固性塑料的降解版本称为pDCPD,将其分解成粉末,用创造更多pDCPD粉。他们还提出了一个理论模型表明,他们的方法可以适用于各种塑料和其他聚合物,如橡胶。
“这项工作揭示的基本设计原则,我们认为一般与这个基本架构,任何一种热固性”耶利米Johnson说,麻省理工学院的化学教授,这项研究的资深作者。
美国癌症协会佩顿Shieh麻省理工学院博士后研究员,是论文的第一作者。
难以回收
热固性材料的两个主要类型的塑料,热塑性塑料。热塑性塑料包括聚乙烯和聚丙烯,用于塑料袋等一次性塑料食品包装器。这些材料是由亚博网站下载加热小塑料球,直到他们融化,然后成型成所需的形状,让他们回一个坚实的降温。
热塑性塑料,占全球约75%的塑料生产,可以回收再次加热,直到他们成为液体,所以他们可以改造成一个新的形状。
热固性塑料是由一个类似的过程,但是一旦他们从液体到固体被冷却,很难回归液态。这是因为聚合物分子之间的债券,形成强大的化学附件叫做共价键,很难打破。热固性塑料加热时,它通常会燃烧前就被重塑,约翰逊说。
“一旦他们设置在一个给定的形状,他们一生的形状,“他说。“往往是没有简单的方法来回收。”
麻省理工学院的团队想开发一种保留积极的热固性塑料的属性——他们的强度和耐久性,而使它们更容易分解后使用。
在去年发表的一篇论文,Shieh作为第一作者,约翰逊的组创建可降解聚合物药物输送的一种方式,通过合并一个构建块,或单体,包含一个甲硅烷基醚组。这个单体是随机分布在整个材料,当材料暴露在酸、基地、或离子,如氟化物,甲硅烷基醚键断裂。
相同类型的化学反应用于合成的聚合物也用于制造某些热固性塑料,包括polydicyclopentadiene (pDCPD),用于在卡车和公共汽车车身壁板。
使用相同的策略从他们一份2019年的论文,研究人员补充说甲硅烷基醚单体的液体前驱pDCPD形式。他们发现,如果甲硅烷基醚单体占整体的10%和7.5之间的材料,pDCPD将保留其机械强度但可以分解成可溶性粉在接触氟化物离子。
“这是我们第一个令人兴奋的发现,“约翰逊说。”我们可以pDCPD降解而不损害其有用的机械性能。”
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在第二阶段的研究中,研究人员试图重用结果粉末形成新的pDCPD材料。在前体溶液溶解粉末后用于制造pDCPD,他们能够做出新的pDCPD热固性材料的回收粉。
“新材料已经几乎无法分辨,在某些方面有所改善,力学性能与原始材料相比,“约翰逊说。“显示你可以降解产物和改造同样的热固性使用相同的过程是令人兴奋的。”
研究人员认为,这种一般方法可以应用到其他类型的热固性化学。在这项研究中,他们发现,使用可降解聚合物的单体形成单个链更有效比使用可降解债券“交联”的线索,尝试过。他们认为这可分裂的链方法可以用来生成许多其他种类的可降解材料。亚博网站下载
如果可以找到正确的类型的降解单体为其他类型的聚合反应,这种方法可以用来制造可降解版本的丙烯酸树脂等热固性材料,环氧树脂,硅树脂,或硫化橡胶,约翰逊说。亚博网站下载
研究者们现在希望形成一个公司执照和实现该项技术的商业化。麻省理工学院也获得微孔σ非排他性的许可生产和销售甲硅烷基醚单体为研究目的。
新产品顾问帕特里克·凯西SP与麻省理工学院的洞察力和导师Deshpande技术创新中心一直在与约翰逊和Shieh评估技术,包括进行一些初步的经济建模和二级市场研究。
“我们已经讨论了这一技术主导产业的球员,谁告诉我们它承诺有利于利益相关者在整个价值链,”凯西说。“零部件制造商的低成本回收材料;亚博网站下载app亚博体育设备制造商,如汽车企业,可以满足他们的可持续发展目标;并从热固性塑料回收得到一个新的收入来源。消费者看到一个成本节约,我们得到一个清洁的环境。”
这项研究是由美国国家科学基金会和美国国立卫生研究院。亚博老虎机网登录
来源:https://www.mit.edu/