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大家都知道，許多先用廣泛運(yùn)用的發(fā)明都是在意外中發(fā)明出來的，塑料也是其中之一。新型塑料賽璐珞問世后，高分子合成樹樹脂的塑料在一個(gè)世紀(jì)內(nèi)就普及到世界的許多地區(qū)。不過塑料的使用與棄置也帶來許多環(huán)境問題，而塑料的自然分解，也會(huì)對(duì)生物有害，甚至還可能造成生命危險(xiǎn)。
解決白色污染問題新方法 酸溶解塑料面世
相比于加熱融化即能回收利用的熱塑性塑料，熱固性塑料具有很強(qiáng)的耐熱性，這就導(dǎo)致了用傳統(tǒng)的加熱方法難以對(duì)它們進(jìn)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。
熱塑性塑料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等;熱固性塑料包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等。 上圖左側(cè)為PET制作的塑料瓶，右圖為環(huán)氧樹脂制作的玻璃鋼。
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阿爾馬登研究中心的研究人員提出了新的思路：創(chuàng)造一種對(duì)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(tuán)隊(duì)合成的是一種含氮雜環(huán)聚合物塑料:團(tuán)隊(duì)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(gè)紅藍(lán)相間的結(jié)構(gòu)都是一個(gè)1，3，5-六氫化三嗪.
加西亞等人先使用具有2個(gè)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(jià)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(diǎn)，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(shí)驗(yàn)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(diǎn)是這種新型熱固性塑料的pH敏感可逆性：雖然它對(duì)溫度不敏感，不過在pH值小于2時(shí)，只需經(jīng)過簡單的分解反應(yīng)，幾個(gè)小時(shí)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(shí)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(huì)帶來任何已知的環(huán)境問題。
在發(fā)明和技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，我們也需要關(guān)注對(duì)環(huán)境的影響。加西亞和她的團(tuán)隊(duì)發(fā)明的這種對(duì)pH敏感的可逆塑料正是關(guān)注了這一點(diǎn)。如果這種塑料的合成純度能夠達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)要求，那么對(duì)塑料產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響就很可能會(huì)減少。同時(shí)，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(huì)被進(jìn)一步提高，從而間接地減少了塑料垃圾。
盡管人類使用塑料已經(jīng)接近一個(gè)世紀(jì)，但是仍然要面對(duì)使用塑料帶來的副作用。不過隨著科技的進(jìn)步，對(duì)塑料成分與性質(zhì)的進(jìn)一步研究，相信在日后處理塑料廢物的方法也會(huì)相應(yīng)改善，最終讓能舒緩甚至是解決白色污染的酸溶解塑料快速投入使用。
