新工藝將塑料廢料升級改造成更有價值的粘合劑
加州大學伯克利分校的一個團隊開發出了一種工藝,可以將塑料廢料變成更有價值的東西–粘合劑。這種基於工程催化劑的轉化,其靈感是找到“升級回收”塑料的方法,保持其富含粘著力的特性,並將其投入新的用途。
塑料垃圾是現代世界最大的環境問題之一,但塑料對回收公司來說卻毫無吸引力。與瓦楞紙板、玻璃或廢金屬不同,塑料很難重複再利用,如果一定要這樣做會使最終產品的性狀相對較差,也不太容易賣出好價錢。
塑料具有一系列經過精心設計的特性,如柔韌性、均勻性和易於加工的能力,為了使它們不容易受到化學反應的影響,因此,聚乙烯等再生塑料最終往往成為低價值的建築材料,失去了原有物質的許多特性,或者被還原成燃料和潤滑油,這些材料也是低價值的,容易引發環境問題,而且壽命很短。
聚乙烯是目前使用最普遍的塑料,全世界每年生產的塑料超過1億噸。它的許多變種被廣泛用於包裝、垃圾袋和雜貨袋、土工膜、農業覆蓋物、玩具和各種家庭用品。
加州大學伯克利分校有機化學亨利·拉波波特講座教授約翰·哈特維格和他的團隊開發了一種工藝,在保留聚乙烯的許多特性的同時,還能回收聚乙烯。通過在聚合物中加入一個羥基(即一個氧原子與一個氫原子結合),該團隊能夠將聚乙烯變成一種粘附在金屬上的粘合劑,並可以用水性乳膠塗刷–這是低密度聚乙烯(LDPE)所缺乏的功能。
這一轉變是通過催化工藝實現的,首先需要開發一種名為聚氟釕卟啉的工程催化劑,這種催化劑可以在塑料熔化所需的高溫下工作,同時浸入非極性溶劑中。加入少量的酒精可以使產生的粘合劑的粘性提高20倍。
雖然這個過程仍然不經濟,但升級再造的聚乙烯對事物的粘附能力使其有可能被用於各種應用,例如在人工髖關節插座和膝關節植入物中,作為金屬線的絕緣材料,或將其他聚合物粘在一起,以製造更耐用的產品,結合塑料和金屬。
“我們的願景是把一個沒有價值的塑料袋變成高價值的東西- 而不是把它扔掉,否則它最終會被填埋。”Hartwig說。”你不能把所有這些回收的塑料–每年生產數千億磅的聚乙烯–變成一種具有粘性的材料,但如果你把其中的一部分變成高價值的東西,那就可以改變把其餘的塑料變成價值較低的東西的經濟性。”
該研究發表在《化學》雜誌上。