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對酸堿度敏感的新型熱固性塑料問世

2015-07-20   admin    4196點擊

人類造出了化學穩定性很好的熱固性塑料,但是如何回收處理它們卻成了難題。比如熱固性塑料的敏感分解溫度通常要比它的耐熱溫度高很多。因此,科學家們一直在尋找解決熱固性塑料回收問題的方法。

近日,IBM阿爾馬登研究中心的研究人員提出了新的思路:創造一種對酸堿度敏感的新型熱固性塑料。這種塑料保持了優越的性能,并且能夠在酸性條件下被分解為小分子單體,從而表現出可逆性。

加西亞博士和他的團隊合成的是一種含氮雜環聚合物塑料:團隊合成的在酸性條件下可降解的含氮雜環聚合物塑料。圖中每一個紅藍相間的結構都是一個1,3,5-六氫化三嗪.

加西亞等人先使用具有2個氨基的可聚合單體與聚甲醛在約50℃條件下合成一種半縮醛胺的共價網絡結構,然后繼續加熱到200℃,半縮醛胺脫水形成了1,3,5-六氫化三嗪并形成交聯點,形成塑料的高分子結構。含氮雜環三嗪就這樣牽著彼此的手不放開,化學鍵良好的熱穩定性讓這種新型熱固性塑料具有很好的耐熱能力。實驗分析表明,這種塑料的韌性要比傳統的氮基聚合塑料更優秀。

而真正讓它突破傳統的一點是這種新型熱固性塑料的pH敏感可逆性:雖然它對溫度不敏感,不過在pH值小于2時,只需經過簡單的分解反應,幾個小時后就能讓高分子聚合物分解成水和二氨基二苯醚:

pH敏感塑料分解后產生4,4''-二氨基二苯醚。它可以被用于聚酰亞胺和聚酯酰亞胺樹脂的生產。

與傳統的溫控反應相比,這種由pH控制的反應的好處在于耗能少、反應易控制。這種反應不需要加熱到很高的溫度,也不需要很長的反應鏈。同時這種反應的產物也很環?!被矫芽梢宰鳛楹铣伤芰系脑显俅伪焕?,而水就更不用說了。這樣就保證了回收這種塑料不會帶來任何已知的環境問題。

在發明和技術進步的同時,我們也需要關注對環境的影響。加西亞和她的團隊發明的這種對pH敏感的可逆塑料正是關注了這一點。如果這種塑料的合成純度能夠達到工業生產要求,那么對塑料產品對環境的影響就很可能會減少。同時,由于這種熱固性塑料具有更高的韌性,其塑料制品的壽命可能也會被進一步提高,從而間接地減少了塑料垃圾。

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