聚氨酯出現(xiàn)在各種消費產(chǎn)品中：家具和車輛中的座墊/汽車保險杠，減震運動鞋鞋底等等。去年，聚氨酯的全球市場超過190億美元，當(dāng)這些產(chǎn)品用完時，它們會產(chǎn)生大量廢物-僅在美國，每年就超過100萬噸。但是，賦予聚氨酯強度和耐久性的正是交聯(lián)的聚合物鏈，這使得這些廢物很難再加工成具有相當(dāng)價值的新產(chǎn)品。
一些組織試圖將其轉(zhuǎn)化為一種可循環(huán)利用的固體形式，通過壓縮它來移除它的氣泡。但不幸的是，生成的材料往往會開裂或不均勻。事實上，當(dāng)泡沫被重新利用時，通常只是被分解成用于地毯的低價值纖維。
為了擴大回收利用的可能性，來自明尼蘇達大學(xué)和伊利諾斯州西北大學(xué)的科學(xué)家們設(shè)計了一種工藝，他們首先將聚氨酯泡沫廢料跟催化劑溶液混合，這使得泡沫具有延展性。
接下來，處理過的泡沫通過一臺雙螺桿擠壓機，該機器利用兩個相互嚙合的共轉(zhuǎn)螺桿驅(qū)動研磨材料，在這個過程中泡沫中的空氣會被去除。最終得到的結(jié)果要么是硬塑料要么是軟橡膠，它們實際上比原來的泡沫價值更高。除其他用途外，它們還可用于汽車保險杠、腕表表帶、購物車或滑板輪子等產(chǎn)品。
“聚氨酯是一種熱固性塑料，通常通過不可逆的反應(yīng)通過加熱使其固化。隨著材料的固化，二月桂酸二丁基錫催化聚氨酯鏈的交聯(lián)反應(yīng)。但是事實證明，在適當(dāng)?shù)臐舛群蜕叩臏囟认?，它會破裂并在材料?nèi)形成鍵。因此，為了分解材料，研究人員將錫催化劑添加到了硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中，并將材料加熱到了160°C?！蔽鞅贝髮W(xué)William
Dichtel實驗室的研究生，論文的主要作者Daylan Sheppard說。因為反應(yīng)是可逆的，所以可以將聚氨酯重塑。
Dichtel說，催化過程一次只能破壞幾個交聯(lián)鍵，因此材料永遠不會完全斷裂，而擠出過程會給材料施加機械應(yīng)力以改變其整體形狀。將舊的聚氨酯薄膜制成新的薄膜相對簡單。但是，最初實驗室嘗試將聚氨酯泡沫材料重新加工成薄膜或線狀長絲。但是原始泡沫中含有空氣，導(dǎo)致新材料出現(xiàn)裂紋。為了解決這個問題，研究人員使用了雙螺桿擠出機將多余的空氣從絲或薄膜中擠出。
當(dāng)該團隊在實際的消費品上測試其方法時，廢料中可能包含阻燃劑之類的添加劑，他們發(fā)現(xiàn)此類添加劑不會影響后處理。
伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校的化學(xué)家Steven
Zimmerman表示，研究人員在商業(yè)產(chǎn)品上展示該技術(shù)也非常重要，因為它表明該方法可以應(yīng)用于現(xiàn)實世界中的材料。團隊回收泡沫也很重要。
Zimmerman說：“以前的工作集中在聚氨酯膜上，這種膜很容易重新加工。泡沫不僅最具挑戰(zhàn)性，而且也代表了廢物流的最大組成部分。”泡沫占商業(yè)聚氨酯產(chǎn)品的三分之二。
Sheppard表示，生產(chǎn)可回收的薄膜是有用的，因為它們生產(chǎn)保險杠等剛性產(chǎn)品，但是鑒于泡沫的普遍性，該團隊將致力于從再加工的材料中制造泡沫，以擴大該過程可以生產(chǎn)的產(chǎn)品類型。Dichtel說，他們還試圖找到一種不含錫的更環(huán)保的催化劑。他們希望這項工作可以為處理其他化學(xué)上不同的交聯(lián)塑料提供新的方法。
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