研究人员开发pDCPD低能耗解聚方法 可完整回收汽车复合材料中的增强纤维
盖世汽车讯 据外媒报道,由德克萨斯大学奥斯汀分校(The University of Texas at Austin)和桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)研究人员组成的团队,开发出了一种简单的方法,可用于分解那些目前尚无实用回收途径的耐用塑料。与焚烧法相比,该方法能耗更低、废弃物产生量更少,同时还能实现对其中有价值纤维的完全回收。该团队已将研究成果发表在期刊《科学进展》(Science Advances)上。

图片来源:德克萨斯大学奥斯汀分校
当制造商需要一种既耐用又轻便的塑料时,往往会选用聚双环戊二烯(pDCPD)。这种材料被广泛应用于从汽车保险杠、建筑设备到化工储罐等各类产品中。然而,由 pDCPD 制成的产品极难回收,通常只能采取焚烧处理;这种方式不仅能耗巨大、会产生有害副产物,还会导致用于增强材料性能的混合纤维发生降解。
“此前,尽管这些材料具有强度高、耐用且质轻等优点,人们却往往避免使用它们,原因在于缺乏有效的回收途径,”德克萨斯大学(UT)化学系副教授、该论文通讯作者Zak Page说道,“改用 pDCPD 不仅能提升产品的性能,还能延长其使用寿命,从而推迟回收需求。我希望这能促使更多人考虑使用 pDCPD 材料。”
为了利用这种新方法溶解 pDCPD 制成的物体,研究人员将其置于一种包含环保溶剂和钌基催化剂的溶液中。随后,根据物体尺寸的不同,对其进行数小时至数天不等的搅拌处理。
这一过程类似于方糖在水中溶解:塑料在溶液中分解并溶解,留下的粉末可用于制造新型塑料。此前添加到 pDCPD 中的任何纤维(如碳纤维或玻璃纤维)也能以完好无损的状态分离出来,并重新用于新材料的生产。
目前尚待解决的一个主要问题是,钌催化剂能否回收再利用,从而使整个工艺更具可持续性且成本更低。
这项突破源于一个意想不到的实验结果。德克萨斯大学奥斯汀分校(UT Austin)的研究生 Keldy Mason 在开发一种生产 pDCPD 塑料的新方法时,将该材料置于一种含有溶剂和催化剂的溶液中——原本的目的是为了增强材料的耐用性。然而,这一过程非但没有加固塑料,反而导致其分解并溶解。
“这类材料问世已久,人们普遍认为其热力学稳定性过高,导致该反应无法逆向进行,”Page说道,“因此,这一发现着实令人惊喜。”
日常生活中使用的塑料种类繁多。这项新方法有望最终实现 pDCPD(聚双环戊二烯)的循环生命周期;这与德克萨斯大学(UT)研究人员近年来的进展类似,后者旨在解决应用更为广泛的塑料(如用于水瓶、一次性购物袋和包装材料的塑料)所带来的问题。
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