研究人员帮助开发可持续聚合物

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FAMU-FSU工程学院的研究人员在温度对可持续聚合物的影响方面取得了新发现。他们的发现可能有助于行业生产对环境更有利的塑料。

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化学和生物医学工程学系教授鲁菲娜·阿拉莫说:“用石油制成的塑料是一种不可再生的资源,如果被丢弃,它们在我们的土地和水中会停留太长时间。” “我们正在研究如何加热和冷却可持续性聚合物,以便我们可以生产更多'环保'塑料。”


阿拉莫和前博士候选人张晓诗(现在是宾夕法尼亚州立大学的博士后研究员)最近在一系列针对“绿色”聚合物结晶的论文中发表了这项研究。最新文件显示为封面文章大分子,一个著名的杂志聚合物科学。


阿拉莫说:“全球范围内都有改变最大数量的塑料制造方式的动机。” 高分子化学家和物理学家正在努力生产替代材料,以解决有问题的塑料废物。”


确定合适的加工温度是生产更好材料的关键,这将有助于科学家用经济上可行的可持续聚合物代替石油制成的廉价聚合物。


阿拉莫说:“如何熔化和冷却聚合物以形成所需的形状很重要。” “我们正在尝试了解结晶的复杂性,以进一步了解转化过程。”


该小组正在研究一种称为“长间距聚缩醛”的聚合物,该聚合物用于塑料中。长间隔的聚缩醛Alamo的团队在德国康斯坦茨大学的实验室中进行了合成,使用的是可持续的生物质。它们包含与乙缩醛基团精确等距离连接的聚乙烯主链。该结构将聚乙烯的韧性与缩醛基团的水解降解能力结合在一起。这种类型的聚合物很坚固,但与传统聚合物相比,它更容易被水分解。


阿拉莫说:“我们发现这些类型的聚合物在熔化后冷却后会以一种不寻常的方式结晶。”


在冷却过程中,看起来像卷曲的意大利细面条的卷曲分子的分子解缠形成晶体,并负责最终材料的韧性。Alamo的研究小组表明,聚合物结晶受晶体生长前沿发生的分子事件控制。


研究人员发现,当迅速冷却时,这些聚缩醛会变得坚韧且结晶,并且分子以称为“晶型I”的一种晶体形式自组装。当缓慢冷却时,该材料也非常结晶,但是形成的晶体非常不同,被称为“晶型II”。当在中间温度下冷却时,该材料完全不固化。据研究人员称,这种现象从未在任何其他结晶聚合物中观察到。


阿拉莫说:“要形成晶体,首先需要克服能垒。” “在低温下,晶体易于形成。在高温下,晶体更稳定,而在中等温度下,晶体竞争形成,而材料则无法凝固。”


她说:“这是一个重大发现,因为它是了解我们使用的塑料如何变成固体的重要关键。” “我们希望为行业提供最佳的转换过程。我们希望不会翘曲或难以固化的可持续塑料。”


这项研究可能会提供制造塑料的新方法,这种方法将更经济,更可持续。


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