化学家应对回收混合塑料的严峻挑战

塑料在我们的日常生活中无处不在，但并非所有塑料都是平等的——远非如此。

以聚对苯二甲酸乙二醇酯为例，这是一种用于制造汽水瓶和服装纤维的塑料。然后是高密度聚乙烯，洗发水瓶、牛奶壶和砧板都是从中衍生出来的。不要忘记用于包装的聚苯乙烯或低密度聚乙烯，它为我们提供了保鲜包装和杂货袋。

所有这些都是塑料，这是使用最广泛的聚合物类型——由称为单体的小分子的重复单元组成的大分子。消费后塑料几乎总是作为混合废物流收集，产品通常由两种或多种塑料制成。

坏消息是，这些物品虽然都是“塑料”，但在化学和物理上是不相容的，并且没有好的工业方法来重复使用或重新加工成其他有用的产品。这就是为什么你每周扔进垃圾箱的大多数“可回收物”都会被送往垃圾填埋场。即使经过仔细分类和分离成单个塑料，机械回收通常也会产生劣质产品，称为降级循环。

科罗拉多州立大学的高分子化学家长期以来一直是寻找解决人类塑料废物造成的环境问题的方法的领导者。现在，他们提出了基本的新化学方法，为回收混合用途塑料的挑战提供了创造性的解决方案。

在化学系的大学杰出教授Eugene Chen和哥伦比亚大学教授Tomislav Rovis和Sanat Kumar(Rovis以前是科罗拉多州立大学的教员)的带领下，该团队设计了一种新的化学策略，将专门设计的小分子称为通用动态交联剂输送到混合塑料流中。

这些交联剂将以前的不可混合材料转化为一组可行的新聚合物，这些聚合物可以转化为新的、更高价值的、可再加工的材料，这一过程称为升级再造。这项工作发表在《自然》杂志上。

动态交联剂

当与少量添加的动态交联剂一起加热和加工时，混合塑料通过原位形成称为多嵌段共聚物的新材料而相互兼容。

Kumar将嵌段共聚物比作肥皂分子，使水与油性污垢分子相容。“以类似的方式，这些新型动态形成的'肥皂'，即嵌段共聚物，使混合塑料相容，并使它们可用作具有有用性能的新型材料。

这种新的升级回收方法不涉及解构或重建任何原始聚合物，引入了一种潜在的解决方案，用于重新捕获消费后混合塑料中赋予的材料和能量，这些塑料通常最终会进入垃圾填埋场。

该团队设计了交联剂，并在各种塑料上进行了测试，包括混合聚乙烯Ziploc袋和聚丙交酯杯的样品，无需事先纯化或去除添加剂或染料，这些添加剂或染料通常存在于消费后塑料产品中。他们将实验与建模研究相结合，以验证交联剂诱导新的多嵌段共聚物的形成。

“该系统非常高效，它将三种不同的聚合物兼容成一种新材料，”罗维斯说。

多个使用周期

陈说，研究人员认为，他们的新策略可以帮助实现在多个使用周期中重复使用混合塑料废物的最终目标。

“一个关键障碍是成本;我们谈论的是数百万吨的塑料废物，您必须考虑您需要多少这样的动态交联剂，尽管我们目前在升级回收过程中只需要不到塑料重量的 5%。就像历史上的许多基本发现一样，一开始就存在实际障碍，但我们对未来的潜力感到非常兴奋。

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