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研究人员帮助开发可持续的聚合物
来源:中塑在线 作者: 发布日期:2020-09-29 阅读次数:96 关注度:0 被收藏数:0 评论数: 0
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 FAMU-FSU工程学院的研究人员在温度对可持续聚合物的影响方面有了新的发现。他们的发现可能有助于该行业生产对环境更友好的塑料。

化学与生物医学工程系教授Rufina Alamo说:“由石油这种不可再生资源制成的塑料在被丢弃时,在我们的土地和水中停留的时间太长了。我们正在研究如何加热和冷却可持续性聚合物,以便生产出更‘环保’的塑料。”

Alamo和张晓诗(音译,宾夕法尼亚州立大学博士后研究员)最近在一系列论文中发表了这项研究成果,这些论文主要关注“绿色”聚合物的结晶。最新的论文作为封面文章出现在高分子科学权威杂志《Macromolecules》上。

Alamo说:“世界范围内有一种动力来改变最大体积的塑料的制造方式。聚合物化学家和物理学家正在努力生产替代材料,以结束有问题的塑料废料。”

确定正确的加工温度是生产更好的材料的关键,这将有助于科学家用经济上可行的、可持续的聚合物取代廉价的石油聚合物。

“聚合物如何被熔化和冷却以获得所需的形状非常重要,”阿拉莫表示,“我们正试图了解结晶的复杂性,以进一步了解转化过程。”

该团队正在研究一种叫做“长间距聚缩醛”的聚合物,这种聚合物被用于塑料中。Alamo团队在德国康斯坦茨大学的一个实验室合成了这种长间距聚缩醛,他们使用的是可持续生物质。它们包含一个聚乙烯主链,与缩醛基以精确相等的距离连接。这种结构结合了聚乙烯的韧性和乙缩醛基团的水解降解性。这种类型的聚合物强度高,但与传统聚合物相比,遇水更容易破裂。

Alamo说:“我们发现这类聚合物在熔化后冷却时会以一种不同寻常的方式结晶。”

在冷却过程中,看起来像熔化塑料的卷曲面条线的分子会解体形成晶体,并对最终材料的韧性负责。Alamo的团队表明,聚合物结晶是由发生在晶体生长前沿的分子事件控制的。

研究人员发现,当快速冷却时,这些聚缩醛变得坚韧并结晶,分子自组装成一种称为“I型”的晶体。当慢慢冷却时,这种物质也是晶体状的,但是形成的晶体是完全不同的,被称为“II型”。在中等温度下冷却时,这种材料根本不凝固。研究人员称,这种现象从未在其他结晶聚合物中观察到。

Alamo说:“要形成晶体,首先需要克服能量障碍。在低温下,晶体很容易形成。在高温下,晶体更稳定,在中等温度下,晶体竞争形成,材料无法凝固。”

她说:“这是一个重大发现,因为这是了解我们使用的塑料如何变成固体的重要关键。我们希望为行业提供最好的转型过程。我们想要的是不会变形或难以固化的可持续塑料。”

这项研究可能为生产更经济、更可持续的塑料提供新的方法。

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