【行业动态】新化学工艺可以将聚乙烯塑料转变成坚固且更有价值的胶粘剂

来源：中国复合材料学会

尽管许多城市都禁止使用一次性塑料，但塑料袋和其他聚乙烯包装仍然塞满了垃圾填埋场，污染了河流和海洋。

循环利用聚乙烯（占全球塑料总产量的三分之一）的一个主要问题是经济问题：循环利用的袋子最终只能制成低价值的产品，例如甲板和建筑材料，几乎没有动力来重复利用废物。

加州大学伯克利分校开发的一种新化学工艺可以将聚乙烯塑料转变成一种坚固且更有价值的胶粘剂。

研究团队负责人表示：“我们的愿景是，你将带走一个有价值的塑料袋，而不是将其扔到垃圾填埋场。因为每年会生产数千亿磅的聚乙烯，你不能把所有这些再生塑料都拿走。但是如果把其中的一小部分转变成某种更具价值东西，例如将其转变成具有粘合性能的材料，也能提升再生塑料的经济性。”

对于大多数塑料而言，回收意味着将其切碎并制成通用产品，在此过程中，我们会努力地将原始塑料的许多特性。例如柔韧性和易加工性。抛弃掉。尽管新的回收方法可以将塑料分解成化学成分以用作燃料或润滑剂，但这些产品的价值也很低，并且可能对环境造成影响，或使用寿命很短。

为了使回收更具吸引力，研究人员和塑料行业一直在寻找“升级”的方法，即将回收的塑料转化为更有价值，寿命更长的产品。

研究人员开发的化学过程保留了聚乙烯的许多原始特性，但在聚合物中添加了一个化学基团，使其粘在金属上：聚乙烯通常做不到这一点。他的团队表明，改性聚乙烯甚至可以涂上水性乳胶。乳胶很容易剥离称为LDPE的标准低密度聚乙烯。

研究人员说：“我们能够增强粘合力，同时保留该行业认为有用的所有其他聚乙烯特性。在增强附着力的同时，可加工性、热稳定性和机械性能几乎没有受到损害。这就是我们可以展示令人兴奋的地方。”

虽然该方法尚不适合工业使用，但研究人员认为可以改进它，并且可以作为添加除粘性以外的其他特性的起点。这一成功也暗示了其他催化剂可以与其他类型的塑料一起工作，例如回收塑料瓶中的聚丙烯，以生产出具有经济吸引力的高价值产品。

调整烃链

研究人员专门设计新的催化工艺，是在非特定的位置向大型烃链或聚合物中添加较小的化学单元，以创建具有新的有用特性的“功能化聚合物”。这种反应是困难的，因为塑料的主要卖点是它们耐化学反应。

对于这个项目，研究人员想看看他是否可以在聚乙烯链沿碳氢键的一小部分添加一个羟基（与氢或OH结合的氧）。

研究人员说：“聚乙烯通常在链中具有2,000至10,000个碳，每个碳上有两个氢-实际上，它是CH2基团的海洋，称为亚甲基。我们查询了大量文献，寻找可以为亚甲基位置官能化找到的最具活性的催化剂。”

催化剂必须在高温下工作，因为固体回收塑料必须熔化。同样，它必须在非极性溶剂中工作，因此必须与非极性聚乙烯混合。这是它不粘附于极性或带电金属的原因之一。

研究人员选择了满足这些要求的钌基催化剂（多氟化钌卟啉），而且可以在聚合物链中添加OH基，而高活性羟基不会使聚合物链断裂。

出乎意料的是，该反应产生了一种聚乙烯化合物，该化合物牢固地粘附在铝金属上，大概是通过沿着聚乙烯的烃链固定的OH分子。为了更好地了解粘附力，研究人员的研究重点是具有粘附特性的生物组织，特别是贻贝产生的胶。

研究人员发现，向聚合物中添加相对较小百分比的酒精可以使粘合力提高20倍。研究人员说：“这种催化作用使化学变化只占聚合物的不到10％，但却大大增强了其粘附于其他表面的能力。”

他补充说，使聚乙烯能够粘附在包括乳胶漆在内的物体上，将创造许多机会。人工髋臼和膝关节植入物通常将聚乙烯与金属组件集成在一起，并且可以使其更好地与金属粘合。功能化的聚乙烯可用于涂覆电线，提供将其他聚合物粘合在一起的胶水（例如在牛奶纸箱中）或制造更耐用的塑料和金属复合材料，例如玩具。该工具能够引入这些官能团，有助于解决聚乙烯粘合中的许多长期问题：聚乙烯与其他聚乙烯或其他聚合物以及金属的粘合性。

研究人员预见到更多功能化复杂聚合物的功能，包括最常见的塑料聚丙烯。他说：“有些人可以打破链条，有些人则可以使链条环环相扣，但是将极性官能团真正引入链条是其他人无法做到的。”

文章来源：贤集网

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