科羅拉多州立大學的研究人員及其合作者創造了一種創新黏合劑聚合物，其強度超過了現有的商用黏合劑，同時還具有可生物降解和可重複使用的特性。 這項發表在《科學》雜誌上的研究強調如何對天然聚合物P3HB 進行化學改性，使其成為一種耐用且可持續的黏合劑。

黏合劑在汽車製造、包裝、電子、太陽能和建築等行業中發揮著至關重要的作用，是價值500 億美元市場的支柱。 然而，它們也是造成塑膠垃圾問題日益嚴重的重要原因。 研究團隊採用實驗方法、模擬和製程建模相結合的方法，設計出了這種環保聚合物，作為傳統黏合劑的可行替代品。

大學特聘教授Eugene Chen。 資料來源：科羅拉多州立大學化學系

該計畫由大學化學系特聘教授Eugene Chen 領導。 論文的其他合作者包括美國國家再生能源實驗室的Gregg Beckham 和加州大學柏克萊分校的Ting Xu 教授及其研究小組的研究人員。

Chen說，聚（3-羥基丁酸）或P3HB 是一種天然、生物基和可生物降解的聚合物，可在適當的生物條件下由微生物生產。 雖然這種聚合物以這種方式製成時並不具有黏附性，但他的實驗室能夠透過化學方法重新設計其結構，使其在鋁材、玻璃和木材等各種基材或表面上使用時，具有比普通石油衍生、不可生物降解的選擇更強的黏附性。 經過重新設計的P3HB 的黏附強度還可以進行調整，以適應不同的應用需求。

Chen的研究小組的更大目標是提高和擴大我們應對全球塑膠污染危機的能力，而這些研究成果正是該目標的一部分。 他的團隊參與了許多開發化學可回收、可生物降解以及整體上更永續的塑膠材料替代品的工作。 他說，雖然許多人從本質上認識到一次性水瓶所帶來的生命週期問題，但黏合劑帶來的問題更令人生畏，潛在的解決方案卻更少。

可生物降解的sr-P3HB 黏合劑黏在兩塊鋼板之間，即使承受20 磅的重量也不會失效或斷裂。 來源：科羅拉多州立大學化學系

他說：”Gorilla 膠水和JB Weld 等石油基熱固性黏合劑以及熱塑性熱熔膠很難甚至不可能回收或再利用，這主要是因為它們與其他材料的黏合力很強。我們的方法提供了一種可生物降解的材料，可用於各種行業，強度可調，甚至比這些方案更高。

研究生伊森-奎恩（Ethan Quinn）。 資料來源：科羅拉多州立大學化學系

伊森奎恩（Ethan Quinn）是科羅拉多州立大學的博士生，他與博士後研究員張震（Zhen Zhang）是這篇論文的共同第一作者，他和Zhang領導了該材料的創造和測試工作。

“我們開發了一個P3HB 膠棒樣品，並將其與市售膠槍配合使用，測試其在密封紙板箱方面的應用以及在鋼板上的其他性能，”Quinn 說。 “我知道數據支持它比其他選擇更強，但我感到震驚的是，我們能夠證明它遠遠優於典型的熱熔膠選擇–與現有粘合劑無法承受的15 磅相比，它可以承受20 磅的重量。

P3HB 可在各種情況下進行生物降解，包括有管理和無管理的環境。 這意味著它可以在垃圾掩埋場中自然降解，也可以在含鹽的海水或土壤中自然降解。 這就擴大了材料生命週期結束後的處理選擇範圍。 P3HB 黏合劑還可以回收、再加工和再利用。

現在，CSU 團隊將開始研究如何將這種聚合物商業化，以便廣泛使用。

Chen說：”我們正在研究兩種不同的方法，旨在實現大規模生產，包括降低總體成本和環境影響的方法。NREL團隊進行的分析確定了我們可以改進的關鍵領域，我們將繼續與BOTTLE聯盟合作，努力擴大這些領域的規模。

編譯自/ ScitechDaily