康斯坦茨大學(xué)開發(fā)含極性基團(tuán)的新型可降解聚乙烯

聚乙烯因其耐用及多樣化，甚至可長(zhǎng)期使用的優(yōu)點(diǎn)，是世界上產(chǎn)量最高的塑料。為了拓展其性能，同時(shí)緩解長(zhǎng)久以來存在的環(huán)境問題，康斯坦茨大學(xué)化學(xué)系斯蒂芬·梅金教授的團(tuán)隊(duì)在聚乙烯的分子鏈中引入了極性基團(tuán)，經(jīng)過處理后的聚乙烯可保持預(yù)期的優(yōu)良性能不變。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室研究的結(jié)果發(fā)表在2021年10月的《Science》雜志。

聚乙烯是一種非極性疏水材料。為了拓展聚乙烯材料性能，例如通過提高與金屬表面的附著力來拓展其性能，長(zhǎng)期以來嘗試采用的方法是在聚乙烯合成過程中將少量的極性基團(tuán)引入材料中。到目前為止這種方法很難奏效，因?yàn)樵诰酆线^程中使用的傳統(tǒng)催化劑會(huì)被極性試劑破壞。

該研究團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)成功地將酮基引入塑料分子鏈中。這是通過使用一種催化劑來實(shí)現(xiàn)的，這種催化劑可以與用作生成酮基的試劑的一氧化碳兼容，使引入酮基得以實(shí)現(xiàn)。

這一方法的關(guān)鍵是形成有限數(shù)量的酮基，以保持聚乙烯常規(guī)性能及良好的力學(xué)性能，如耐久性。

新型聚乙烯的另一個(gè)特點(diǎn)是，有限數(shù)量的酮基可以提高新型塑料的降解性。實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果表明，當(dāng)暴露在模擬陽(yáng)光下時(shí)，新型塑料表現(xiàn)為緩慢的鏈?zhǔn)浇到猓鴤鹘y(tǒng)的聚乙烯不會(huì)降解。這種方法為開發(fā)非持久性聚乙烯提供了一種新方法，但尚需對(duì)長(zhǎng)期使用性能進(jìn)行進(jìn)一步的研究。與此同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室研究證明，這種新材料的力學(xué)性能和加工性能與傳統(tǒng)聚乙烯性能相當(dāng)。