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到处都有聚苯乙烯废料:科学家发现了一种绿色,低能耗的工艺来分解聚苯乙烯,聚苯乙烯是一种广泛用于泡沫包装材料,中国化工网,okmart.com
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到处都有聚苯乙烯废料:科学家发现了一种绿色,低能耗的工艺来分解聚苯乙烯,聚苯乙烯是一种广泛用于泡沫包装材料
2021年04月25日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

美国能源部艾姆斯实验室的科学家及其克莱姆森大学的合作伙伴发现了一种绿色,低能耗的方法来分解聚苯乙烯,聚苯乙烯是一种广泛用于泡沫包装材料,一次性食品容器,餐具和许多其他塑料中的塑料。其他应用程序。


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聚苯乙烯是一个更大的全球塑料废物问题的一部分中国化工网okmart.com。每年生产数亿公吨的聚合物,其中大部分在使用后被丢弃。


由于工业聚合物的化学稳定性和耐用性,塑料垃圾在垃圾填埋场中不易降解,并且经常燃烧,产生二氧化碳和其他有害气体。


为了阻止越来越多的聚合物废物泛滥并减少二氧化碳排放,必须对塑料进行回收利用或将其转化为新的增值产品。


目前,回收绝大多数塑料在经济上是不可行的。它们的分类和分离是费时费力的,而化学加工和再制造需要大量的能量输入和有毒的溶剂。


再加工的聚合物通常表现出比新制造的“从头开始制造”的材料差的性能。


艾姆斯实验室(Ames Laboratory)的一组科学家使用球磨工艺在室温下,在环境气氛中,无有害溶剂的情况下,一步一步解构了商用聚苯乙烯。


球磨是一种将材料放入带有金属球轴承的研磨瓶中的技术,然后将其搅拌直至发生所需的化学反应。这种称为机械化学的实验方法在新材料合成中具有许多应用,并且在涉及塑料回收方面具有吸引人的功能。


聚苯乙烯的解构反应是通过一系列化学事件进行的,这些化学事件涉及大分子的机械切割,即使长时间暴露在空气中,该物质也会在研磨后的材料中产生可检测到的自由基。


用于研磨的金属轴承和环境氧充当助催化剂,能够从形成的低聚自由基基团物种中提取单体苯乙烯。


实验表明,研磨过程中材料的温度升高与观察到的现象无关,因为研磨粉末内部的温度不超过50oC,而空气中聚苯乙烯的热分解始于325oC。克莱姆森(Clemson)小组证实了将原始聚合物全面分解为较小的碎片,低聚材料,


Ames实验室高级科学家Viktor Balema说:“该方法代表了一项重要突破,可以在环境条件下分解聚合物同时使其分解,即比原始材料的热分解温度低约300oC。” “我们认为这一概念证明是为各种塑料开发新的回收技术的令人兴奋的可能性,这将有助于建立循环经济。”


他来自克莱姆森大学的合作伙伴Kentwool杰出教授Igor Luzinov进一步评论说:“这一发现为从多组分聚合物基体系(如复合材料和层压材料)中低温回收单体开辟了新途径。此外,我们的技术还将允许从交联材料中提取单体在其结构中含有苯乙烯单元。”


爱荷华州立大学的Alfred P. Sloan基金会研究员Aaron Rossini教授进一步指出,“电子顺磁共振波谱显示,在空气中研磨的聚苯乙烯中存在大量以碳原子为中心的自由基物种。这是一个令人吃惊的结果,因为自由基自由基通常具有很高的反应性。


另外,自由基的存在直接表明研磨会直接导致聚合物链断裂,我们希望与自由基相关的反应性位点可用于官能化加工后的聚合物以获得新的价值-增加了产品。”


该研究部分由艾姆斯实验室的实验室指导研究与开发(LDRD)计划资助。


Viktor P. Balema,Ihor Z. Hlova,Scott L. Carnahan,Mastooreh Seyedi,Oleksandr Dolotko,Aaron J. Rossini和Igor Luzinov撰写的论文“在环境条件下聚苯乙烯的解聚”中进一步讨论了该研究。刊登在《新化学杂志》的封面上。


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