2019-08-27 10:38:01
使聚氨酯可降解使其组件具有第二生命

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聚氨酯废物堆积在垃圾填埋场,但科学家们有一个可能的解决方案:他们开发了一种使聚氨酯可降解的方法。一旦原始产品的使用寿命结束,聚合物可以很容易地溶解成成分,以制造新产品,如强力胶。这些聚氨酯也可以用于微观胶囊中,这些胶囊可以打开以释放诸如生物杀灭剂之类的货物。

研究人员将于今天在美国化学学会(ACS)2019秋季全国会议和博览会上展示他们的成果。

“每天生产数百万吨聚氨酯,它们广泛用于泡沫,塑料,运动鞋,绝缘材料和其他产品,”在会上展示这项工作的博士生Ephraim Morado说。 “但是当人们使用它们时,通常会丢弃这些材料。”他指出,废弃的聚氨酯最终会被填埋,或者被焚烧,这需要大量的能源并产生有毒的副产品。 “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,然后再加工成新的材料,然后可以商业化,如粘合剂或涂料,”他说。

当然,Morado并不是唯一一个寻求重复使用聚合物的方法。 “许多对回收利用感兴趣的人正在尝试制造聚合物,这些聚合物会分解成原来的原料,然后重新制作相同的聚合物,”该项目首席研究员Steven Zimmerman博士说。 “我们正在采取一种非常不同的中间方法,该行业可能更有兴趣在短期内追求,因为它会更容易和更便宜,”Zimmerman补充说,他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熟悉的其他原料。”

标准聚氨酯和Morado版本之间的关键区别在于,与传统单体一起加入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制备可降解聚合物和聚丙烯酰胺凝胶。在早期的工作中,聚合物可以溶解在微酸性水中。

Morado发明了一种新型缩醛,用于加入非常规聚氨酯,这样他就可以在没有水的情况下溶解聚合物。经过数月的调查,他发现三氯乙酸在二氯甲烷(一种有机溶剂)中的溶液可在室温下在短短三小时内溶解聚氨酯。这与典型的焚烧方法的恶劣条件形成对比,典型的焚烧方法需要超过1,400 F来避免有毒气体的形成。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,它可以在缩醛基团所在的位置断裂。降解释放出醇单体,然后可用于制造新产品,如粘合剂,其性能可与超强力胶相媲美。

Morado创造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能含有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。一个潜在的应用是在电路板上,如果原始芯片出现故障,可以将已经牢固粘在电路板上的芯片换掉以替换。

此外,该团队正致力于研究聚氨酯,这些聚氨酯可在更温和的条件下降解,例如接触醋。这对于可降解缝合线或家用应用(例如可拆卸图片悬挂器)尤其有用。

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