【芭莎科普】新材料|研究者合成可生物降解聚酯 廢舊化纖回收問題有望解決

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樓主 2020-01-19 13:25:19
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? ? ?在紡織領域中,由聚烯烴制成的纖維材料的應用十分廣泛,其中最具有代表性的是聚丙烯纖維(俗稱“丙綸”)和聚乙烯纖維。

? ? ?丙綸可以純紡或與其他纖維混紡來制作各種衣料,也可以用于混凝土增強材料、工業用織物、非織造布等,如地毯、工業濾布、吸油毯以及裝飾布等。聚乙烯纖維主要用于生產漁網和繩索,或紡成短纖維后用作絮片,也可用于工業耐酸堿織物。

? ? ? 我國是化纖生產與應用的大國,每年聚烯烴類產品的生產量遙遙領先。然而在行業快速發展的同時,隨之而來的廢舊制品的處理問題也越來越棘手。廢舊化纖或許需要幾個世紀才能降解,只能被當作垃圾填埋或者簡單焚燒處理,這些做法不僅嚴重污染了環境,還造成了極大的資源浪費。

? ? ?現在美國弗吉尼亞理工大學的研究人員使用一種新型的催化劑和聚酯聚合物合成了一種可生物降解的聚烯烴替代品。這一突破性研究最終可將該新型聚合物替代烯烴聚合物,對可持續發展具有深遠的影響和意義。


? ? ?聚合物化學中最大的挑戰之一是控制聚合物的立構規整度或立體化學結構。將單體中的次級單元接枝在大分子鏈時,科學家很難合成出一個與聚合物主鏈截斷的側鏈官能團排列一致的高分子聚合物。這些側鏈官能團會極大地影響聚合物的物理和化學性質,常規立體化學結構可以賦予材料更好的性能。

? ? ?該團隊現在已經找到了一種方法,可以用聚酯合成出具有規則立體化學結構的材料。該反應是使用家用燈泡引發的聚合反應,以一種新型的Ni / Ir作為光催化劑,并用一個立體選擇性的Zn催化劑來引發OCA(O-carboxyanhydride)單體的開環聚合反應來合成這些改進的聚酯。

? ? ? OCA是由氨基酸組成的天然有機化合物,因此以OCA為原料合成的聚酯會降解,這與目前廣泛使用的不可降解的聚烯烴不同。此外,OCA可以給聚酯引入不同的官能團,進而使聚合物的應用多樣化。

? ? ? 研究小組已將最近的成果發表在《Nature Communications》雜志上,雖然該技術僅在學術實驗室規模上得到了驗證,但就目前而言,這已經是材料研究的一大進步,希望未來能生產出可生物降解的綠色聚酯材料來取代今天廣泛存在的聚烯烴類化纖,解決其回收和循環再利用問題,實現人類的可持續發展目標。


轉載借鑒于紡織導報


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