“新分子铺就可再生塑料“变革”之路”

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新分子可以“压缩”成用于制造塑料的聚合物，其“解冻”(解聚)恢复到原来的状态，可以再利用。

图片来源:美国普林斯顿大学网站
科技日报记者冯卫东

随着地球上橡胶和塑料垃圾的负担持续增加，科学家们期待着用闭环可回收的方法减少垃圾量。 最新一期的《自然化学》杂志指出，美国研究者发现了一种可能改变游戏规则的新分子——低聚环丁烷，对实现这一目标具有广泛的意义。

普林斯顿大学化学系的研究人员表示，这种分子以非常罕见的方式与正方形的重复序列相连，在一定条件下发生逆转，从而将分子“压缩”成用于制备塑料的新聚合物，将其“解冻”(解聚)还原为原来的单体，以备重复使用

以前，为了使类似材料恢复原来的状态，需要高价的专用聚合物和多个工序，没有采用丁二烯之类的普通材料。 这种新分子是聚丁二烯的一种方式，聚丁二烯已有100多年的历史，广泛用于轮胎、鞋底等橡胶和塑料制品的制造。 其母体丁二烯是丰富的有机化合物，是化石燃料开发的主要副产物。

研究人员表示，使用人们已经研究和聚合了几十年的真正通用的化学物质，从中制造新材料，而且这种材料还具有令人感兴趣的特点，是可持续发展化学方面的一大步。

如果使用铁作为合成新分子的催化剂，可以“点击”丁二烯单体，形成低聚环丁烷。 铁的“诱导”单体相互敲击，形成正方形的聚合物。 一般来说，单体通过s形结构的简单重复连接形成聚合物。 但在本研究中，这些单体以正方形链的形式连接在一起。

为了将其解冻，在铁催化剂的条件下将分子暴露在真空中，“压缩”过程将发生逆转，原始材料将被回收，成为封闭化学循环的罕见例子。

这个材料还具有喜欢的特征。 例如，可以进行远程操作。 这意味着链条的两端起了作用。 这个属性可以将其本身作为构建基础，充当聚合物链中其他分子之间的桥梁。 另外，热稳定意味着不迅速分解就可以加热到250℃以上。

即使在低分子量为1kg/mol的情况下也显示出高结晶性，显示出可以实现更轻量、更理想的物性(结晶性和材料强度等)。

研究人员说，用这种单质制作的材料非常坚硬，不像普通再生塑料那样脆弱耐用。