新的回收方法可使聚氨酯材料具有可持續(xù)性

明尼蘇達大學的研究人員是可持續(xù)聚合物中心的一個國家小組的成員，他們發(fā)現(xiàn)了一種更好的方法來回收一種叫做聚氨酯的多功能塑料材料，可以防止材料變成廢物。

過去的一些方法試圖回收聚氨酯廢料導致了材料質(zhì)量下降。現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)找到了一種方法，利用一種創(chuàng)新方法將廢舊聚氨酯回收為同等甚至更高質(zhì)量的材料。

他們的研究結果在美國化學學會出版的《ACS中央科學》雜志上報告。

設在明尼蘇達大學的可持續(xù)聚合物中心主任、明尼蘇達大學化學教授Marc Hillmyer說："我們對可持續(xù)聚合物中心的這項新研究感到相當興奮，因為對通常被視為廢物的聚氨酯材料進行回收利用具有巨大的潛力。"它還展示了如何應用聚合物化學和聚合物加工的強大組合來幫助解決環(huán)境問題。"

聚氨酯就在我們身邊。聚氨酯可以在床墊、絕緣材料、鞋類、建筑材料、汽車懸掛系統(tǒng)、地毯襯墊和許多其他產(chǎn)品中找到。這些產(chǎn)品的磨損和更換產(chǎn)生了大量的廢物，并創(chuàng)造了對新的聚氨酯的需求，這些聚氨酯通常是由有毒的化學成分制成的。

傳統(tǒng)的聚氨酯不能簡單地通過加熱來回收，因為該材料由聚合物網(wǎng)絡組成，通過強大的化學鍵固定在一起，加熱時不會流動。相反，聚氨酯只能通過機械方法或化學回收方法被降級為不太有用的材料。過去的其他方法使創(chuàng)新類型的聚氨酯具有可斷裂和重組的交聯(lián)，使其能夠被回收利用。但這種方法需要行業(yè)將新的起始材料商業(yè)化，而且它不會解決傳統(tǒng)廢物在垃圾填埋場徘徊的問題。這些方法也沒有在泡沫上測試過（泡沫是聚氨酯產(chǎn)品的一種非常常見的形式）。

在這項新的研究中，來自明尼蘇達大學和西北大學的研究人員將聚氨酯泡沫或薄膜磨碎，然后將顆粒在催化劑溶液中混合。干燥后，這些顆粒被壓縮成型以形成新的薄膜。壓縮成型的薄膜形成了質(zhì)量良好的產(chǎn)品，但壓縮成型的泡沫產(chǎn)生了開裂和不均勻的材料。

研究人員通過開發(fā)一種雙螺桿擠出工藝解決了這個問題，與壓縮成型的方法相比，該工藝改善了回收泡沫的混合和去除空氣。他們說，這種新方法可用于連續(xù)回收目前在垃圾填埋場和新產(chǎn)生的大量聚氨酯廢物。

"擠壓過程中聚氨酯在催化劑的作用下像液體一樣流動，同時也被除去了空氣。"明尼蘇達大學化學工程和材料科學教授、該研究的資深作者之一Christopher Ellison說，"這種反應過程與塑料工業(yè)中已經(jīng)用于其他目的的反應過程相似，這意味著該技術可以迅速產(chǎn)生影響。"

這項研究主要由國家科學基金會通過可持續(xù)聚合物中心資助。

該研究的作者來自明尼蘇達大學化學工程和材料科學系，包括副教授Christopher J. Ellison、博士后助理Kailong Jin和本科生William Dean。來自西北大學化學系的作者包括William R. Dichtel教授、博士生Daylan T. Sheppard、博士后研究員Leslie S. Hamachi和訪問博士前學者David J. Fortman。Fortman也是康奈爾大學化學和化學生物學系的一名前研究生研究員。