隨著橡膠和塑料垃圾與日俱增，科學家們越來越迫切地希望通過閉環(huán)回收來減少資源浪費,?！蹲匀?middot;化學》雜志當?shù)貢r間1月25日發(fā)文稱，美國普林斯頓大學的研究人員利用制造輪胎和鞋子等普通商品的傳統(tǒng)材料,，發(fā)現(xiàn)了一種新的聚丁二烯分子,，這種分子或可推動上述回收過程。
來自普林斯頓大學Paul J. Chirk實驗室的研究團隊發(fā)現(xiàn),，這種名為（1,n’-二乙烯基）低聚環(huán)丁烷的分子以重復的正方形序列鏈接,，而這種此前從未實現(xiàn)的微結(jié)構(gòu)使其得以在特定條件下發(fā)生解聚，變回原始單體,，重復使用,。
這次研究為解聚這一“不實用”化學轉(zhuǎn)化過程提供了概念性先例。
過去,，解聚過程不僅成本高,、步驟復雜，還只能通過特殊的聚合物完成,。如新研究一般,，通過丁二烯這種常見的原材料完成解聚前所未有。丁二烯是化石燃料開發(fā)的主要副產(chǎn)品,，儲量豐富,，常用于制造合成材料和塑料制品。
論文作者,、?？松梨诨瘜W公司化學家Alex E. Carpenter說：“用一種已經(jīng)被研究了幾十年的普通化學物質(zhì)制造出全新材料，這不僅是出人意料的收獲,，還是巨大的進步,。Chirik發(fā)現(xiàn)的新分子具有革命性價值,。人類擅長生產(chǎn)丁二烯,。找到新分子的其他用途，具有重要的現(xiàn)實意義,。”
在鐵催化劑的作用下,，丁二烯單體以正方形鏈接生成低聚環(huán)丁烷。隨后,，在鐵催化劑作用的真空條件下,，低聚環(huán)丁烷又逆轉(zhuǎn)為單體。
博士后研究員Megan Mohadjer Beromi等完成了材料的表征工作,。他們認為,，新分子是遙爪聚合物,，其兩個端基都能夠功能化。這一特性使其成為一種良好的構(gòu)筑塊,，能作為聚合鏈段中其它分子之間的橋梁,。
新分子也有良好的熱穩(wěn)定性，在250攝氏度左右高溫下,，它也不會迅速分解,。
此外，即使在1000g/mol的低分子量下,，新分子也表現(xiàn)出了很高的結(jié)晶度,。這意味著工程師們可以在更低的質(zhì)量下，制造出高強度材料,。
Chirik說：“用這種單體,，我們能夠制造出真正堅實耐用的材料。人們的慣性思維是,，化學可回收的聚合物必然是脆弱,、不耐用的。我們的工作有力地回擊了這個觀點,。”
在化學工業(yè)中,，化學家們希望用少量構(gòu)筑塊制造出大多數(shù)商品。乙烯,、丙烯和丁二烯是三種典型的構(gòu)筑塊,。為滿足最終產(chǎn)品（塑料、橡膠）的性能需求,，構(gòu)筑塊往往需要相互混合,，并加入多種添加劑。但在回收時,，這些原料又必須重新分離,，而分離所需的能量輸入很高。
幸運的是,，新研究表明,，丁二烯聚合物的能量與單體大致相等，這為低能耗逆轉(zhuǎn)反應方向創(chuàng)造了可能性,，也使其成為閉環(huán)化學循環(huán)過程的理想候選分子,。
研究人員對新分子的應用前景感到興奮，并計劃對這種可持續(xù),、可化學回收的材料進行更深入的研究,。
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