可以反覆再利用且維持原有品質之聚合物

 

刊登日期:2020/10/8
  • 字級

美國科羅拉多州立大學發表發現了一項輕量且具有耐熱性,並擁有高強度、耐久性等特性的新型聚合物。此一聚合物能回復到原本的低分子狀態,因此即使回收再利用,仍可以維持原有品質,實現完全化學回收之目的。

研究團隊在2015年的先行研究中就已經展開可化學回收聚合物的開發,但在製造過程中極低溫度是必要條件,因此不適合做為產業利用,且此聚合物的耐熱性不佳,是低分子量、比塑膠更柔軟的素材。經過反覆改良,研究團隊在2018年開發的聚合物構造解決了先行研究中的問題點,在以γ-丁內酯(Gamma–butyrolactone;GBL)為基底之聚合物的α與β的位置導入反式環融合,透過反式環融合,非聚合性GBL環就不需要溶媒,在室溫環境下就可以容易地進行聚合,生成出高分子量的聚合物。

此次新發表的研究成果則是與具備了高結晶性與化學回收性之高性能聚硫酯(Poly(Thio)ester)相關的物質。一般來說,能簡單分解的聚合物無法發揮優異的特性,此外,結晶性較高的材料有容易損壞的傾向,因此為了提高機械特性,必須正確地控制聚合的立體化學,才能獲得高結晶性。新發表的研究成果則進一步解決了這些問題。

研究團隊透過開環聚合作用(Ring Opening Polymerization)設計了在室溫下形成塑膠之架橋型二環式硫內酯單體,以此單體製作而成的聚合物擁有熱穩定性、高機械強度、韌性、延展性等特性,其中特別令人注目之處在於聚合物分解後,能回復到原來的單體狀態,就可以予以再利用。在100℃的狀態下,利用觸媒進行總體解聚合(Bulk Depolymerization)之後,能分解成原來的單體,且在更進一步的實驗中確認在室溫狀態下也能分解成原來的單體狀態。此外,利用這2種製程產生的單體可以製造出新塑膠,並且反覆地進行分解與生成。研究團隊也表示,這一項新材料可望取代既有的塑膠,成為具有永續性的替代材料。


資料來源: https://advances.sciencemag.org/content/6/34/eabc0495
分享