赋予旧塑料新生

聚氨酯塑料无处不在，从床垫到鞋子无处不在。但是，一旦不再需要这些产品，这些材料就会在世界各地的垃圾填埋场和海洋中乱扔垃圾。

现在，西北大学的一组研究人员开发了一种新的聚氨酯泡沫回收方法，聚氨酯泡沫是最常见的塑料类型之一，使用无毒、更环保的催化剂，如8月27日发表在《大分子》杂志上的一篇论文所述。

该过程涉及化学反应，在锆基催化剂和发泡剂存在下加热后同时再加工和“再发泡”聚氨酯。再生泡沫保持了其耐用性以及结构和化学完整性。本月早些时候发表在《先进材料》杂志上的一篇相关论文描述了这一过程。

西北大学温伯格艺术与科学学院（Weinberg College of Arts and Sciences）罗伯特·L·莱辛格（Robert L. Letsinger）化学教授威廉·迪希特尔（William Dichtel）领导了研究小组，并称这一突破性发现是“向前迈出的重要一步”。当具有循环生命周期的塑料被生产出来时，它们将成为未来经济的重要组成部分。

“需要这种催化剂方法的聚合物类型称为热固性或交联聚合物，”Dichtel说，他是西北大学Paula M. Trienens可持续发展与能源研究所的教职员工。“热固性塑料很重要，因为它们具有卓越的耐用性和稳定性，但这些特性是以牺牲可回收性为代价的。回收热固性塑料的新方法将减少温室气体排放，节约能源并减少垃圾填埋场的使用。

这种“循环生命周期”是指以最小的质量和价值损失进行再加工或再制造的材料，而不是一次使用并丢弃或销毁。

传统的聚合物塑料回收涉及熔化塑料，然后将其铸造用于新用途。但更耐用的塑料——如来自喷涂泡沫绝缘材料、汽车内饰和服装类型的聚氨酯——不会因其交联结构而熔化。

Dichtel和他的团队开发了一种回收和重塑现有聚氨酯泡沫产品的方法，方法是在使用厨房搅拌机将锆基催化剂混合成更小的碎片后将锆基催化剂加入材料中。他们以前依靠锡基催化剂进行这一过程，但这些催化剂毒性太大，无法进一步探索。

当聚氨酯被加热时，锆催化剂重新排列其键并允许材料重塑。同时，一种称为发泡剂的物质会产生新的气泡，这些气泡被困在塑料中。通过这种方式，通常只使用一次的旧聚氨酯泡沫转变为新的、重塑的泡沫。

这一发现建立在Dichtel先前的研究基础上，该研究建立了一种将聚氨酯泡沫回收成固体塑料的方法。这些结果是迈向聚氨酯循环性的重要一步;然而，研究中生产的固体塑料产品并未用于商业用途。将一种泡沫回收到另一种泡沫产品中的能力项目更为重要，这得益于与主要聚氨酯生产商巴斯夫科学家的重要合作。

根据这项研究，新技术的影响是全球性的。这一发现可以应用于消费后的聚氨酯泡沫产品或未使用的工业废塑料。“我们很高兴能与巴斯夫的合作伙伴合作，巴斯夫是世界上最重要和创新的聚氨酯生产商之一，继续追求使聚氨酯更具循环性和可持续性，”Dichtel谈到下一步工作时说。

这项研究得到了REMADE研究所，国家科学基金会通过可持续聚合物中心和NSF研究生研究奖学金计划的支持。