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《聚合物添加剂革新塑料回收》

  • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： 姜山
  • 发布时间：2017-03-20

  • PE（聚乙烯）和iPP（等规聚丙烯）是世界上产量最高的两大塑料制品，约占所有塑料制品的三分之二。尽管他们都是由烃类组成，但具有不同的化学结构，因此不能互相融合，从而降低了回收价值。美国康奈尔大学的Anne M. LaPointe和Geoffrey W. Coates与明尼苏达大学的Frank S. Bates合作开发一种异烯烃聚合引发剂，当添加到小剂量的不兼容PE/iPP中，合成了PE/iPP的多嵌段共聚物，可以强化PE和iPP界面，使二者有效混合，提升废品回收价值。

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    • 来源专题：能源情报网监测服务平台
    • 编译者：郭楷模
    • 发布时间：2024-09-02
    • 一项8月29日发表于《科学》的研究显示，塑料瓶和塑料袋可以蒸发成合成砌块，最终变成具有原始材料所有特性的新塑料。虽然仍有一些障碍需要克服，但这一新工艺是塑料迈向真正循环的重要一步。 自20世纪50年代以来，大约有50亿吨塑料被填埋，而回收工作只处理了人们生产的9%的塑料。按照目前的技术，塑料在每一轮回收中都会降解，并在经过几次循环后最终被送进垃圾填埋场。 美国加利福尼亚大学伯克利分校的John Hartwig和同事此前开发出一种分解废塑料的工艺，但需依赖于昂贵的金属催化剂铱、钌和钯，后者在这个过程中是无法回收的。Hartwig说，这种技术“用于学术论文和演示目的是可以的，但远远不能达到工业化应用所需的水平”。 现在，Hartwig团队研发出一种改进的工艺，既适用于制造大多数塑料袋的聚乙烯，也适用于制造更硬物体的聚丙烯。Hartwig说，它只依赖于十分常见的催化剂，后者本质上也是“污垢”。 塑料是由高分子聚合物组成的，而高分子聚合物是由更小的单体结合而成的。催化剂能打破聚合物的化学键，将其转化为气态单体，进而从中拼凑出新的塑料，后者具有原始材料的所有特性。 在实验中，该团队使用两种催化剂——负载钠的氧化铝和负载氧化钨的二氧化硅，将聚乙烯、聚丙烯的混合物转化为单体丙烯和异丁烯，效率接近90%。 没有参与这项工作的英国卡迪夫大学的Benjamin Ward说，染料、阻燃剂和增塑剂等数千种添加剂使回收塑料变得更加困难。这些添加剂可以占到成品的1/3，并在回收后污染最终产品。Ward认为，新工艺解决了添加剂的问题，因为将塑料分解为气态单体也可以去除添加剂。 英国朴茨茅斯大学的Cressida Bowyer表示，即使人们有将废塑料分解并去除添加剂的工艺，也存在其他问题。“必须考虑回收最终产品的毒性和催化剂与添加剂的处置。这些可能会超过回收技术所带来的好处。” 相关论文信息： https://doi.org/10.1126/science.adq7316
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  • 《聚合物如何分析环境中的纳米塑料》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2020-03-31
    • 塑料是许多应用、产品和工业的重要材料。虽然许多塑料都可以回收利用，但越来越多的人担心，塑料对环境造成了严重的不良影响，因为塑料不能在垃圾填埋场分解成微塑料和纳米塑料，也不能在海洋中的大多数鱼类中找到它们。 塑料的使用可能还会持续很多年，但人们正在努力研究塑料是会被矿化还是会在环境中保留很多年。其中一种方法是使用碳标记(13C)聚合物。 散装聚合物是一个问题，因为它们需要很多很多年才能分解和分解。然而，对于野生动物，特别是海洋生物，在我们的星球上，纳米塑料提出了一个更具挑战性的问题。纳米塑料是纳米尺寸的塑料颗粒，通常小于几微米，随着时间的推移，较大的塑料分解成较小的碎片而形成。 纳米塑料会给环境带来很多问题。最具文献记载的是它们存在于各种鱼类和海洋动物的胃肠道(GIT)中。然而，如果研究发现这些纳米聚合物可以迁移到组织中(这是可能的，因为它们的体积很小)，其影响可能会更严重。 这些迁移的证据还没有得到证实，但不管研究结果如何，纳米塑料在海洋中的存在在许多层面上都是具有挑战性的。 评估环境中塑料的必要性 评估塑料的一个原因是确定它们在环境中的分布。这些就是上面提到的问题，被称为转移过程。塑料也需要从化学的角度来评估，看看它们随着时间的推移有多大可能被生物降解，特别是如果它们是一种标记为生物可降解的聚合物。这些被称为转化过程，可以改变聚合物的物理化学性质，使其分解并降解成纳米塑料 虽然转移过程需要被分析来确定聚合物污染的宏观尺度，但是在个体水平上，分析转换过程对于确定聚合物是否确实是生物可降解的是很重要的。 然而，这说起来容易做起来难，因为有许多因素需要考虑——包括材料的性质，如尺寸和形态，以及系统的性质，如温度和水的化学性质。许多研究使用外部标签，也就是说，标签是聚合物的碳主链的外部，但这些只对研究转移过程有用。 为了研究塑料的转化过程，需要一个固有标签，因为转化过程直接影响到聚合物链的碳主链。这些过程包括解聚、交联和氧化反应，这些过程会破坏聚合物的主链，使其分解成纳米尺寸的塑料碎片，即纳米塑料。 从这里，纳米塑料可以形成其他衍生分子，被微生物吸收或矿化到土壤中，也可以作为有害的纳米塑料材料。 驱动这些过程的是什么，以及在聚合物生命周期中可能的终点是什么，是目前正在研究的针对一系列聚合物的两个关键问题，目的是了解暴露于这些材料中的各种生物体和生态系统的可能暴露率。 什么是c标记聚合物，为什么要使用它们? 碳标记(c标记)聚合物是一种沿着聚合物主干部分用碳13 (13C)标记的固有标签。碳13是碳的一种稳定同位素，其原子核中有一个额外的中子，可以用来选择性地跟踪塑料从块状材料到纳米塑料的不同转化过程。 与碳-12相比，碳-13向分析仪器发出不同的信号，因此碳-13原子的碎片可以很容易地通过气相色谱(GC)、同位素比值质谱(IRMS)和13c同位素敏感腔圈down光谱等技术进行识别。 其他领域的许多分析使用了放射性同位素，如碳-14 (14C)，但这种分析需要额外的处理和安全要求，这使得放射性同位素成为一个不可行的选择。相反，碳-13不会留下任何放射性废物，而且它们与聚合物结合比与放射性同位素结合要简单得多。 使用c标记聚合物作为更好的环境分析的内在标签 由于碳13同位素可以很容易地分析和追踪，它们使研究人员能够看到塑料是如何分解成纳米塑料的，以及在不同的环境中纳米塑料会发生什么变化。 使用c标记的聚合物也是一种有用的技术，因为它们被特别标记为可生物降解的聚合物，因为它们的使用往往与它们在某些应用中的释放直接相关，例如在农业中，与非可生物降解塑料相比，可以减少塑料在土壤中的积累。 在这些场景中，其中一个要求是显示塑料(以及随后的纳米塑料)将分解成生物质和二氧化碳气体，这是一个可以用c标记方法监控的特定过程。 与农业高分子材料有一个正在进行的辩论是否有些“可降解聚乙烯薄膜完全生物降解或是否部分降解,因此生成nanoplastics到附近的土壤和周围环境(通过由流动的水,土壤运动等等),但C-labelling是一种方法,可以用来解决这个争论。 c -标记方法也可能被证明对评估使用由多个不同单体单元(或包含不同聚合物混合物的塑料)组成的聚合物的转化和环境影响是有用的，因为分析将显示所有有机成分是否完全分解。 c -标记也可以扩展到聚合物添加剂，如增塑剂和光稳定剂，看看它们处理时是否对环境有不利影响。
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