內(nèi)布拉斯加-林肯大學(xué)研發(fā)的一種可降解塑料的纖維。內(nèi)布拉斯加州的研究者和他們的同事們展示了一個新型技術(shù)不僅可以改善生物塑料的性質(zhì),還可以簡化它的制作流程，使其與以石油為基礎(chǔ)制作塑料的同行相比更具競爭力。來源:克雷格·錢德勒，內(nèi)布拉斯加-林肯大學(xué)

內(nèi)布拉斯加-林肯大學(xué)和江南大學(xué)的最新研究表明，介紹了一種簡單的源于植物的生產(chǎn)步驟，可生物降解的塑料可以提高其性能，同時還能克服商業(yè)制造帶來的障礙。

那一步? 帶來熱量

內(nèi)布拉斯加州的Yiqi Yang和他的同事們發(fā)現(xiàn)，將生物塑料纖維的溫度提高到幾百華氏度，然后慢慢地讓它們冷卻，這樣可以極大地提高生物塑料通常對熱量和濕氣的抵抗力。

該研究報告稱，該熱學(xué)方法還可以讓團(tuán)隊繞過使用溶劑和其他昂貴、耗時的技術(shù)，這些技術(shù)通常需要制造有商業(yè)用途的生物塑料。

楊說這種方法可以讓比如在布萊爾、內(nèi)布拉斯加的嘉吉工廠的玉米衍生塑料的制造商，至少在以石油為基礎(chǔ)的塑料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上不斷地生產(chǎn)可生物降解的材料。最近的研究估計，美國大約90%的塑料都是不可回收的。

作者報告說:“這種清潔技術(shù)使商業(yè)化生物塑料的工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)成為可能。”

很難成為環(huán)保型塑料

這種方法使用聚乳酸或聚交酯，一種可以從玉米淀粉、甘蔗和其他植物中發(fā)酵提取的可降解的塑料。盡管大多數(shù)塑料都是由石油制成的，但聚乳酸已經(jīng)成為了一種環(huán)保的替代品。

然而，尤其是在制造過程中，聚交酯對熱量和濕度的敏感性，限制了在紡織品和其他行業(yè)的使用。在尋找解決這個問題的方法時，研究人員很久以前就發(fā)現(xiàn)，混合鏡像聚乳酸分子——通常被稱為“L”和“D”——可以產(chǎn)生更強的分子相互作用，這比僅僅使用L或D更有效果。

但還有另一個陷阱。讓人相信L和D分子的合理比例可以永久配對是困難的，這常常迫使研究人員策劃昂貴且復(fù)雜的配對計劃。其中一些最常見的涉及使用溶劑或其他化學(xué)藥劑，這種處置可能會引起環(huán)境問題。

“問題是人們找不到一種讓你可以在大尺度上使用它的方法來讓它起作用，”楊說，他是生物系統(tǒng)工程和紡織品、營銷和服裝設(shè)計的查爾斯•貝西(Charles Bessey)教授。“人們使用骯臟的溶劑或其他添加劑。但這些都不利于生產(chǎn)的持續(xù)性。”

“我們不想溶解這些聚合物，然后試著去蒸發(fā)溶劑，再考慮重新使用它們。”這太貴了(而且)不現(xiàn)實。

加熱

楊和他的同事決定采取另一種方法。在混合了L和D聚乳酸的小球并將其紡成纖維后，該團(tuán)隊迅速將其加熱到華氏400度。

由此產(chǎn)生的生物塑料在溫度超過100度的高溫下抵抗融化，而塑料只含有L或D分子。它也保持了其結(jié)構(gòu)的完整性和抗拉強度，因為它被淹沒在超過250度的水中，近似于生物塑料在被納入染色紡織品時必須忍受的條件。

楊元慶說，紡織工業(yè)每年生產(chǎn)約1億噸纖維，這意味著對于石油制造業(yè)，一個可行的綠色替代產(chǎn)品可以在環(huán)境和經(jīng)濟上獲得回報。

“所以我們只是使用一種可持續(xù)應(yīng)用的廉價方法，這是方程式的一個重要部分，”楊說。“為了進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)，你必須不斷地做這些工作。這些都是重要的因素。”

盡管該團(tuán)隊已經(jīng)在楊氏實驗室進(jìn)行了小規(guī)模的持續(xù)生產(chǎn)，但他表示很快將進(jìn)一步說明如何將這種方法整合到現(xiàn)有的工業(yè)流程中去。

(關(guān)鍵字：塑料 生物降解)