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塑料也可以更环保了?!

2016-11-04 326浏览 标签: 美国木质素可再生热塑性塑料



      2016年11月2日,美国橡树岭国家实验室发布消息介绍了其科学家们开发出的一种将未改性的木质素与通用橡塑和其他组分混合的方法,以低成本生产含有高达41%木质素的高性能可再生热塑性塑料,相关研究成果发表在了Green Chemstry杂志上。
      具有多种性能和商业化潜力的木质素衍生热塑性塑料和弹性体在过去的几十年中一直被科学家们艰难地追求探索。此前,木质素的成分含量被限制在30%以下,并且需要对其进行化学改性、化学分馏或者添加过于昂贵的添加剂,这里的每个因素都制约了木质素聚合物的工业化应用,限制了这种可再生资源的推广。

       橡树岭实验室的研究小组在高剪切条件下将未改性的工业木质素(硬木苏打木质素和软木牛皮纸木质素)与通用丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)以及诸多低成本的添加剂(炭黑、聚环氧乙烷、硼酸以及过氧化二异丙苯等)进行共混,得到了木质素质量分数达到41%的热塑性塑料。这种成分比例合适的热塑性塑料具有可媲美ABS塑料的拉伸强度(25.2MPa)以及适宜的断裂应变性能(断裂形变9%),而类似的硬质木质素材料拉伸强度为7.3-16.7MPa,失效应变为80-140%。

图1 材料混合的微观示意图(图片编译自文献)


       使用低成本的添加剂让木质素可以通过并不昂贵的方法分解并与热塑性聚合物混合,这个过程还能够将木质素进行化学强化,在传统方法中必须的预处理过程也不需要了。这个方法可以有效降低木质素衍生塑料的工业化成本,推进相关产品的推广。橡树岭国家实验室开发的此类生物衍生材料主要可以适用于汽车和家庭应用。

                                               图2 低成本添加剂的混入增加了木质素高性能可再生热塑性塑料生产的可行性(图片来自橡树岭国家实验室官网)


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