康斯坦茨大學開發含極性基團的新型可降解聚乙烯

聚乙烯因其耐用及多樣化，甚至可長期使用的優點，是世界上產量最高的塑料。為了拓展其性能，同時緩解長久以來存在的環境問題，康斯坦茨大學化學系斯蒂芬·梅金教授的團隊在聚乙烯的分子鏈中引入了極性基團，經過處理后的聚乙烯可保持預期的優良性能不變。這項實驗室研究的結果發表在2021年10月的《Science》雜志。

聚乙烯是一種非極性疏水材料。為了拓展聚乙烯材料性能，例如通過提高與金屬表面的附著力來拓展其性能，長期以來嘗試采用的方法是在聚乙烯合成過程中將少量的極性基團引入材料中。到目前為止這種方法很難奏效，因為在聚合過程中使用的傳統催化劑會被極性試劑破壞。

該研究團隊目前已經成功地將酮基引入塑料分子鏈中。這是通過使用一種催化劑來實現的，這種催化劑可以與用作生成酮基的試劑的一氧化碳兼容，使引入酮基得以實現。

這一方法的關鍵是形成有限數量的酮基，以保持聚乙烯常規性能及良好的力學性能，如耐久性。

新型聚乙烯的另一個特點是，有限數量的酮基可以提高新型塑料的降解性。實驗室研究結果表明，當暴露在模擬陽光下時，新型塑料表現為緩慢的鏈式降解，而傳統的聚乙烯不會降解。這種方法為開發非持久性聚乙烯提供了一種新方法，但尚需對長期使用性能進行進一步的研究。與此同時，該團隊的實驗室研究證明，這種新材料的力學性能和加工性能與傳統聚乙烯性能相當。