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塑料是现代最成功的材料之一:来自自然界的分子可提供完全可回收的聚合物
2021年05月01日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

塑料是现代最成功的材料之一。但是,它们也造成了巨大的浪费问题。格罗宁根大学(荷兰)和上海华东科技大学(ECUST)的科学家从天然分子硫辛酸生产出了不同的聚合物中国化工网okmart.com。这些聚合物在温和条件下容易解聚。


大约87%的单体可以其纯净形式回收,然后再用于制造新的原始质量的聚合物。


该过程在2月4日发表在《问题》杂志上的一篇文章中进行了描述。


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回收塑料的问题是通常会导致产品质量下降。通过化学循环获得最佳结果,其中将聚合物分解为单体。


但是,这种解聚通常很难实现。在格罗宁根大学和ECUST合作的Feringa诺贝尔奖科学家联合研究中心,科学家开发了一种可以在温和条件下生成并完全解聚的聚合物。


自我修复


格罗宁根大学有机化学教授Ben Feringa解释说:“我们找到了一种以非常可控的方式从天然硫辛酸生产聚合物的方法。” 


“这是一个美丽的分子,是自然界创造的完美构建基块。” 该分子具有包括硫-硫键的环结构。


当该键断裂时,硫原子可与另一单体的硫原子反应。“这个过程以前是已知的,但是我们设法找到一种方法来控制它并制造长聚合物。”


该分子还具有易于与金属离子反应的羧基。这些可以使聚合物交联,从而产生弹性材料。通过用氢氧化钠将分子溶解在水中,然后蒸发水,可通过离子键产生更牢固的聚合物膜。


Feringa解释说,由于聚合是通过可逆键实现的,因此该材料也具有自修复功能:“切割时,您只需将两端压在一起,几分钟后它们就会重新连接。”


完全可逆的材料论文的大部分工作是由张琦完成的。张琦首先是在上海的ECUST攻读博士学位,然后是在格罗宁根大学的博士后研究员。


他说,硫辛酸是具有优雅结构的天然小分子。“我们不必对单体进行任何繁琐的重新设计即可实现完全可逆的聚合。” 


只需将聚合物暴露于氢氧化钠中,即可将聚合物溶解为单体。通过添加少量的酸,单体沉淀并可以被回收。这些回收的单体的质量与原始材料的质量相同。


Feringa补充说:“我们的实验表明,使用这些单体是可行的。” “我们甚至可以多次将该材料回收成单体,而不会降低质量。” 


但是,这种新型聚合物的工业应用还有很长的路要走。费林加:“这是原则的证明。


我们现在正在进行实验,以创建具有新功能的聚合物,并更好地了解聚合和解聚过程。” 


此外,尽管已经可以回收87%的单体,但科学家们希望尽可能地接近100%。“我们的实验表明,我们可以以受控的方式生产可以完全解聚的硬质和软质弹性聚合物,” Feringa总结道。“这个分子确实非常有前途。”


“问题”一文中描述的工作是在Feringa诺贝尔奖科学家联合研究中心进行的。


该研究所由2016年诺贝尔化学奖获得者本·费林加(Ben Feringa)以及屈大辉和何天教授领导。Feringa于2016年11月获得ECUST的名誉教授职位。Feringa诺贝尔奖科学家联合研究中心于2017年10月正式开放。


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