FAMU-FSU工程學(xué)院的研究人員在溫度對(duì)可持續(xù)聚合物的影響方面取得了新發(fā)現(xiàn)。他們的發(fā)現(xiàn)可能有助于行業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境更有利的塑料。

化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系教授魯菲娜·阿拉莫說：“用石油制成的塑料是一種不可再生的資源，如果被丟棄，它們?cè)谖覀兊耐恋睾退袝?huì)停留太長(zhǎng)時(shí)間。” “我們正在研究如何加熱和冷卻可持續(xù)性聚合物，以便我們可以生產(chǎn)更多'環(huán)保'塑料。”

阿拉莫和前博士候選人張曉詩(shī)(現(xiàn)在是賓夕法尼亞州立大學(xué)的博士后研究員)最近在一系列針對(duì)“綠色”聚合物結(jié)晶的論文中發(fā)表了這項(xiàng)研究。最新文件顯示為封面文章大分子，一個(gè)著名的雜志聚合物科學(xué)。

阿拉莫說：“全球范圍內(nèi)都有改變最大數(shù)量的塑料制造方式的動(dòng)機(jī)。” 高分子化學(xué)家和物理學(xué)家正在努力生產(chǎn)替代材料，以解決有問題的塑料廢物。”

確定合適的加工溫度是生產(chǎn)更好材料的關(guān)鍵，這將有助于科學(xué)家用經(jīng)濟(jì)上可行的可持續(xù)聚合物代替石油制成的廉價(jià)聚合物。

阿拉莫說：“如何熔化和冷卻聚合物以形成所需的形狀很重要。” “我們正在嘗試了解結(jié)晶的復(fù)雜性，以進(jìn)一步了解轉(zhuǎn)化過程。”

該小組正在研究一種稱為“長(zhǎng)間距聚縮醛”的聚合物，該聚合物用于塑料中。長(zhǎng)間隔的聚縮醛Alamo的團(tuán)隊(duì)在德國(guó)康斯坦茨大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了合成，使用的是可持續(xù)的生物質(zhì)。它們包含與乙縮醛基團(tuán)精確等距離連接的聚乙烯主鏈。該結(jié)構(gòu)將聚乙烯的韌性與縮醛基團(tuán)的水解降解能力結(jié)合在一起。這種類型的聚合物很堅(jiān)固，但與傳統(tǒng)聚合物相比，它更容易被水分解。

阿拉莫說：“我們發(fā)現(xiàn)這些類型的聚合物在熔化后冷卻后會(huì)以一種不尋常的方式結(jié)晶。”

在冷卻過程中，看起來(lái)像卷曲的意大利細(xì)面條的卷曲分子的分子解纏形成晶體，并負(fù)責(zé)最終材料的韌性。Alamo的研究小組表明，聚合物結(jié)晶受晶體生長(zhǎng)前沿發(fā)生的分子事件控制。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)迅速冷卻時(shí)，這些聚縮醛會(huì)變得堅(jiān)韌且結(jié)晶，并且分子以稱為“晶型I”的一種晶體形式自組裝。當(dāng)緩慢冷卻時(shí)，該材料也非常結(jié)晶，但是形成的晶體非常不同，被稱為“晶型II”。當(dāng)在中間溫度下冷卻時(shí)，該材料完全不固化。據(jù)研究人員稱，這種現(xiàn)象從未在任何其他結(jié)晶聚合物中觀察到。

阿拉莫說：“要形成晶體，首先需要克服能壘。” “在低溫下，晶體易于形成。在高溫下，晶體更穩(wěn)定，而在中等溫度下，晶體競(jìng)爭(zhēng)形成，而材料則無(wú)法凝固。”

她說：“這是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗橇私馕覀兪褂玫乃芰先绾巫兂晒腆w的重要關(guān)鍵。” “我們希望為行業(yè)提供最佳的轉(zhuǎn)換過程。我們希望不會(huì)翹曲或難以固化的可持續(xù)塑料。”

這項(xiàng)研究可能會(huì)提供制造塑料的新方法，這種方法將更經(jīng)濟(jì)，更可持續(xù)。