易回收和可堆肥 - 研究人员发明一种具有优良机械稳定性的新型塑料

如何设计塑料，使其既能保持有用的特性，又能更容易回收？康斯坦茨大学的化学家Stefan Mecking和他的研究小组正专注于研究塑料的生态友好解决方案。在他们最近发表在《Angewandte Chemie》国际版上的论文中，该小组介绍了一种新的聚酯，它所表现出的材料特性适合于工业用途并对环境负责。

塑料是由一个或几个化学基本模块的长链组成，即所谓的单体。以高结晶度和防水性为特征的塑料，因此在机械上具有高弹性和稳定性被广泛使用。一个著名的例子是高密度聚乙烯（HDPE），其基本模块由非极性碳氢化合物分子组成。一方面可能是有利的应用特性，但也可能有不利的影响。回收这些塑料和回收基本模块是非常耗能和低效的。此外，如果这种塑料泄漏到环境中，其降解过程是非常漫长的。

为了克服塑料的稳定性和生物降解性之间的这种所谓的不相容性，Mecking和他的团队在他们的材料中插入了化学"断点"。他们已经表明，这大大提高了类似聚乙烯的塑料的可回收性。然而，良好的生物降解性并不能自动保证。Mecking解释说："塑料经常获得高弹性，因为它们是以密集的结晶结构排列的，结晶性与水的排斥性相结合，通常会强烈地减速生物降解过程，因为它损害了微生物对断裂点的接触。"然而，这并不适用于研究人员发明的新塑料。

结晶而又可堆肥

这种新的塑料即聚酯-2,18，由两个基本模块组成：一个拥有两个碳原子的短二元醇单元和一个有18个碳原子的二元羧酸。这两个模块都可以很容易地从可持续的来源获得。例如，作为塑料主要成分的二羧酸的起始材料来自可再生资源。聚酯的特性类似于高密度聚乙烯：例如，由于其结晶结构，它同时表现出机械稳定性和耐温性。同时，第一次可回收性实验表明，在相对温和的条件下，这种材料的基本模块可以被回收。

这种新的塑料还具有另一个相当出人意料的特性：尽管它的结晶度很高，但它是可生物降解的，正如实验室的天然酶实验和工业堆肥厂的测试所显示的那样。在实验室的实验中，几天之内，聚酯就被酶降解了。堆肥厂的微生物需要大约两个月，因此这种塑料甚至符合ISO堆肥标准。

"我们也对这种快速降解感到惊讶，"Mecking说，他补充道。"当然，我们不能将堆肥厂的结果一对一地转移到任何可想象的环境条件中。但它们确实证实了这种材料确实是可生物降解的，并表明如果它无意中被释放到环境中，它的持久性要比高密度聚乙烯等塑料低得多。"

这种聚酯的可回收性和它在不同环境条件下的生物降解性现在都有待进一步研究。Mecking认为这种新材料可能会有一些应用，例如在3D打印或包装箔的生产中。此外，还有更多令人感兴趣的领域，例如将结晶性与可回收性以及磨损颗粒的降解或类似材料的损失结合起来。