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環(huán)保有了新希望：從廢棄塑料袋到粘合劑
發(fā)布日期：2020.12.30
近日 ，美國加州大學(xué)伯克利分校的科研人員發(fā)明了一種新化學(xué)工藝，可將廢棄塑料袋(主要成分為聚乙烯PE)回收處理后，轉(zhuǎn)化為更有價值的粘合劑，實現(xiàn)聚乙烯的升級回收。
改性后可做粘合劑，牢固粘附金屬
據(jù)介紹，加州大學(xué)伯克利分校(UC Berkeley)有機化學(xué)教授、研究小組組長John Hartwig和他的同事們利用一種基于釕(中間是金球)的催化劑，向聚乙烯聚合物鏈中添加特定的化學(xué)基團(在本例中為OH(紅色))，從而形成一種氧化聚乙烯。它可牢固地附著在金屬上，并保留了聚乙烯獨特的塑料特性。
研究人員Katerina Malollari做了11次嘗試都難以將水性乳膠漆與氧化聚乙烯(Ox-LDPE)分離，而此前乳膠漆基本都難以粘附在普通塑料上。
“聚乙烯鏈上通常有2000到10000個碳原子，每一個碳原子上都有兩個氫原子——實際上，它是一個由叫做亞甲基的CH2基團組成的海洋。我們查閱了文獻，尋找我們能找到的亞甲基位置官能化的活躍催化劑。” Hartwig教授說。
考慮到固體回收塑料需進行熔化處理，這就要求用于聚乙烯回收改性的催化劑能夠在高溫及非極性溶劑中工作，以便與非極性聚乙烯混合。
Hartwig和博士后助理Liye Chen研究了一種釕基催化劑(多氟釕卟啉)，該催化劑能夠滿足這些要求，并且能夠向聚合物鏈中添加OH基團，而不會使高活性的羥基使聚合物鏈斷裂。
研究人員發(fā)現(xiàn)，催化作用使不到10%的聚合物發(fā)生化學(xué)變化，但卻大大增強了其粘附在其他表面的能力。而聚乙烯粘合性的提升，應(yīng)用潛力也不小——比如，人工髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)植入物通常將聚乙烯與金屬部件結(jié)合在一起，聚乙烯粘合性的改進可以使其更好地粘附在金屬上。功能化聚乙烯可用于電線涂層，提供將其他聚合物粘在一起的膠水(例如牛奶盒)，或制造更耐用的塑料和金屬復(fù)合材料，如玩具等。
Hartwig教授表示目前這一工藝在工業(yè)上還不夠經(jīng)濟，但可進行改進。這一研發(fā)還意味著，其他催化劑可以與其他類型的塑料(如回收塑料瓶中的聚丙烯)協(xié)同工作，生產(chǎn)出具有經(jīng)濟吸引力的高價值產(chǎn)品。
塑料袋對環(huán)境的危害
1、塑料袋的原料系高分子化合物，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易被天然微生物菌降解，不可降解的塑料袋自然腐爛需要200年以上。廢塑料袋如不回收，混在土地中，而造成土壤板結(jié)，影響農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。
2、拋棄在陸地和水體中的廢塑料袋，會被動物及魚類等當作食物吞入，造成動物及魚類死亡或影響其生長。
3、嚴重污染環(huán)境衛(wèi)生，增加環(huán)衛(wèi)工人的工作量。每天大風天氣，塑料袋刮得漫天飛舞，有的掛在樹梢上，有的掛在電線上，清除起來費時費力又危險。如果將它隨意焚燒，會散發(fā)有毒氣體，污染空氣，影響人們健康。
4、不可再生的能源資源消耗巨大。據(jù)了解，我國每年使用塑料袋約需消耗160萬噸塑料，全國每年生產(chǎn)塑料袋需消耗480多萬噸石油，塑料袋的過度使用將對我國的能源資源以及環(huán)境產(chǎn)生不可忽視的負面影響和壓力。目前，國際油價的不斷攀升，勢必推動我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和物價上海，這對國家和民生大計極為不利。
5、嚴重地危害人類健康。構(gòu)成塑料的主要成分聚氯乙烯單體，被吸收后會損傷人的神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟和腎臟；塑料燃燒時，釋放的煙霧含有大量的致癌化合物。
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