環(huán)球塑化網(wǎng) www.PVC123.com 訊：
和許多偉大的發(fā)明一樣，塑料也是被人在“無意間”制造出來的。從用膠棉和樟腦造出來的賽璐珞問世起，塑料這種高分子合成樹脂僅在一個世紀(jì)內(nèi)就憑借優(yōu)良的性能和相對低廉的價格，迅速滲透到了這個世界的每個角落。然而，塑料的誕生也帶來了影響深遠的環(huán)境問題——一些塑料需要極長的時間進行自然降解，這些人造物質(zhì)也可能對其他生物的生命造成威脅。
相比于加熱融化即能回收利用的熱塑性塑料(Thermoplastic)，熱固性塑料(Thermosets)具有很強的耐熱性，這就導(dǎo)致了用傳統(tǒng)的加熱方法難以對它們進行回收。熱固性塑料的聚合碳鏈上通常有交叉或網(wǎng)狀的化學(xué)鍵相互連接，結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)固。這中結(jié)構(gòu)使它們擁有優(yōu)良的耐熱性與韌性，因此被廣泛應(yīng)用在微電子、汽車以及航天工程領(lǐng)域。
人類造出了化學(xué)穩(wěn)定性很好的熱固性塑料，但是如何回收處理它們卻成了難題——熱固性塑料的敏感分解溫度通常要比它的耐熱溫度高很多。因此，科學(xué)家們一直在尋找解決熱固性塑料回收問題的方法。
近日，IBM阿爾馬登研究中心(IBM Almaden Research Center)的珍妮特·加西亞(Jeannette Garcia)和同事提出了新的思路：創(chuàng)造一種對酸堿度敏感的新型熱固性塑料。這種塑料保持了優(yōu)越的性能，并且能夠在酸性條件下被分解為小分子單體，從而表現(xiàn)出可逆性。
加西亞博士和他的團隊合成的是一種含氮雜環(huán)聚合物塑料:
團隊合成的在酸性條件下可降解的含氮雜環(huán)聚合物塑料。圖中每一個紅藍相間的結(jié)構(gòu)都是一個1，3，5-六氫化三嗪。
加西亞等人先使用具有2個氨基的可聚合單體與聚甲醛在約50 ℃條件下合成一種半縮醛胺的共價網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，然后繼續(xù)加熱到 200 ℃，半縮醛胺脫水形成了1，3，5-六氫化三嗪并形成交聯(lián)點，形成塑料的高分子結(jié)構(gòu)。含氮雜環(huán)三嗪就這樣牽著彼此的手不放開，化學(xué)鍵良好的熱穩(wěn)定性讓這種新型熱固性塑料具有很好的耐熱能力。實驗分析表明，這種塑料的韌性要比傳統(tǒng)的氮基聚合塑料更優(yōu)秀。
而真正讓它突破傳統(tǒng)的一點是這種新型熱固性塑料的pH敏感可逆性：雖然它對溫度不敏感，不過在pH值小于2時，只需經(jīng)過簡單的分解反應(yīng)，幾個小時后就能讓高分子聚合物分解成水和二氨基二苯醚：
pH敏感塑料分解后產(chǎn)生4,4-二氨基二苯醚。它可以被用于聚酰亞胺和聚酯酰亞胺樹脂的生產(chǎn)。
與傳統(tǒng)的溫控反應(yīng)相比，這種由pH控制的反應(yīng)的好處在于耗能少、反應(yīng)易控制。這種反應(yīng)不需要加熱到很高的溫度，也不需要很長的反應(yīng)鏈。同時這種反應(yīng)的產(chǎn)物也很環(huán)保——二氨基二苯醚可以作為合成塑料的原料再次被利用，而水就更不用說了。這樣就保證了回收這種塑料不會帶來任何已知的環(huán)境問題。
在發(fā)明和技術(shù)進步的同時，我們也需要關(guān)注對環(huán)境的影響。加西亞和她的團隊發(fā)明的這種對pH敏感的可逆塑料正是關(guān)注了這一點。如果這種塑料的合成純度能夠達到工業(yè)生產(chǎn)要求，那么對塑料產(chǎn)品對環(huán)境的影響就很可能會減少。同時，由于這種熱固性塑料具有更高的韌性，其塑料制品的壽命可能也會被進一步提高，從而間接地減少了塑料垃圾。
雖然目前這種新型塑料仍然面臨一些問題，比如如何應(yīng)對電子儀器中可能的酸性環(huán)境、暴露在室外時酸雨的影響等等，不過隨著對這種塑料的性質(zhì)的進一步研究，科學(xué)家們相信它終將得到廣泛應(yīng)用。
