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对酸碱度敏感的新型热固性塑料问世

2015-07-20   admin    2389点击

人类造出了化学稳定性很好的热固性塑料,但是如何回收处理它们却成了难题。比如热固性塑料的敏感分解温度通常要比它的耐热温度高很多。因此,科学家们一直在寻找解决热固性塑料回收问题的方法。

近日,IBM阿尔马登研究中心的研究人员提出了新的思路:创造一种对酸碱度敏感的新型热固性塑料。这种塑料保持了优越的性能,并且能够在酸性条件下被分解为小分子单体,从而表现出可逆性。

加西亚博士和他的团队合成的是一种含氮杂环聚合物塑料:团队合成的在酸性条件下可降解的含氮杂环聚合物塑料。图中每一个红蓝相间的结构都是一个135-六氢化三嗪.

加西亚等人先使用具有2个氨基的可聚合单体与聚甲醛在约50℃条件下合成一种半缩醛胺的共价网络结构,然后继续加热到200℃,半缩醛胺脱水形成了135-六氢化三嗪并形成交联点,形成塑料的高分子结构。含氮杂环三嗪就这样牵着彼此的手不放开,化学键良好的热稳定性让这种新型热固性塑料具有很好的耐热能力。实验分析表明,这种塑料的韧性要比传统的氮基聚合塑料更优秀。

而真正让它突破传统的一点是这种新型热固性塑料的pH敏感可逆性:虽然它对温度不敏感,不过在pH值小于2时,只需经过简单的分解反应,几个小时后就能让高分子聚合物分解成水和二氨基二苯醚:

pH敏感塑料分解后产生4,4''-二氨基二苯醚。它可以被用于聚酰亚胺和聚酯酰亚胺树脂的生产。

与传统的温控反应相比,这种由pH控制的反应的好处在于耗能少、反应易控制。这种反应不需要加热到很高的温度,也不需要很长的反应链。同时这种反应的产物也很环保——二氨基二苯醚可以作为合成塑料的原料再次被利用,而水就更不用说了。这样就保证了回收这种塑料不会带来任何已知的环境问题。

在发明和技术进步的同时,我们也需要关注对环境的影响。加西亚和她的团队发明的这种对pH敏感的可逆塑料正是关注了这一点。如果这种塑料的合成纯度能够达到工业生产要求,那么对塑料产品对环境的影响就很可能会减少。同时,由于这种热固性塑料具有更高的韧性,其塑料制品的寿命可能也会被进一步提高,从而间接地减少了塑料垃圾。

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