由四川大学的王宇中领导的一组学术研究人员提出了一种“乐高式”策略,用于解决废弃聚乙烯回收与升级所带来的挑战。
这种技术能够将聚乙烯转化为性能更优异、功能更齐全的高性能材料,从而在塑料的循环经济领域取得了重要的突破。
“乐高”式策略:一种分为两个步骤的模块化实施过程
为了解决这些难题,王的团队制定了一种分两步进行的“乐高式”策略。首先,将废弃的聚乙烯进行氧化处理,使其降
解为带有活性端基的寡聚物(ADOPE-CHO)。研究人员指出,这些寡聚物随后会通过与功能性单体之间的动态亚胺键
进行组合,从而形成一种具有动态交联网络的多功能材料。这种制备方法可以实现定制化的功能化修饰,使材料具备阻
燃、抗紫外线、抗静电以及可染色等特性。
这种新型材料具有出色的机械性能,其抗拉强度高达27兆帕,几乎是原始聚乙烯抗拉强度的四倍。此外,它还具备优异
的耐溶剂性,在大多数溶剂中都不会出现膨胀或质量损失的情况。
多种功能特性及应用领域
据该团队称,通过这种技术方法开发出的这种阻燃且具有紫外线屏蔽功能的材料,其极限氧指数为27%,因此能够在空
气中自动熄灭。与普通的聚乙烯材料相比,这种材料的峰值热释放率降低了73%;在燃烧过程中会形成一层稳定的炭化
层,从而起到隔热和隔氧的作用。此外,研究人员表示,这种材料具备全波段的紫外线屏蔽能力,因此非常适合那些需
要更高耐用性和安全性的应用场合。
这种具有抗静电性和可染色特性的材料,其表面电阻率和体积电阻率都大幅降低,降低了两到三个数量级,完全符合静
电消散材料的各项标准。该材料可以被染成各种颜色,并且具有出色的色牢度。这一特点弥补了聚乙烯缺乏反应性官能
团的缺陷,也解决了聚乙烯这一材料常见的局限性。
这种策略最显著的特点之一就是其可回收性。由于存在动态亚胺键,该材料既可以通过多次热处理实现物理回收,也可
以在酸性条件下完全降解从而实现化学回收。王的研究团队指出,这种双重可回收性使得该材料可以被重复使用或重新
赋予新的用途,而不会造成环境污染。
这项研究在聚烯烃塑料的功能改性与高价值回收利用方面取得了重大突破。通过将废弃的聚乙烯转化为高性能、多功能
材料,这种创新方案为解决全球塑料废弃物问题提供了灵活且可持续的解决方案。