在钌基催化剂的作用下，羟基接入聚乙烯聚合物链段中，使其转化为氧化聚乙烯。它能够强烈地黏附在金属表面，并保留聚合物独特的塑料特性。
塑料袋和其他聚乙烯包装在垃圾填埋场堆积，造成严重污染。聚乙烯产量占全球塑料总产量的三分之一左右，经济性是聚乙烯回收行业面临的主要问题：回收的塑料袋最终只能变成板材或建材等低价值产品。在这种“粗放式”回收过程中，工程师们原本为塑料苦心设计的化学特性都烟消云散了。因此，废料回收往往动力不足。为了让塑料回收更具吸引力，研究人员一直在寻找方法，让回收后的塑料变成更有价值、更耐用的产品。
当地时间12月17日，《Chem》杂志发表论文称，美国加州大学伯克利分校（UCB）的研究人员开发了一种新的化学工艺过程，有望铲除塑料回收“痼疾”。该工艺可将聚乙烯转化为黏合剂。“我们的愿景是让塑料袋逃离垃圾场，变成高价值产品。”UCB研究人员、项目负责人John Hartwig说，“虽然新工艺不可能赋予所有塑料制品黏附特性，但只要我们能实现部分转化，就有希望改变目前的局面。”
Hartwig等在聚乙烯聚合物中引入羟基（-OH），这不仅保留了聚乙烯的诸多原始特性，还使其能够黏附在金属表面。在长链聚合物的特定位置引入小型基团并制造新功能聚合物的反应难度很高，因为塑料具有突出的低反应性。Hartwig说：“聚乙烯链是由亚甲基构成的长链。我们希望找到一种高活性催化剂，实现亚甲基功能化。”Hartwig提及的催化剂必须能在高温和非极性溶剂中工作。最终，Hartwig与博士后研究员Liye Chen找到了一种符合要求的钌基催化剂——多氟钌卟啉。在这种催化剂的作用下，反应生成了一种能牢牢黏附在金属铝上的聚乙烯化合物。研究人员还发现，在聚合物中加入少量乙醇，可以使黏附力增强约20倍。论文作者Phillip Messersmith说：“虽然催化作用只让10%左右的聚合物产生了化学变化，但已经足以显著提高其表面黏附特性。这为许多新的应用奠定了基础，例如：人工髋关节和膝关节植入物中的聚乙烯与金属部件能够结合得更紧密。”
Hartwig补充道：“很多科学家做到了破坏聚合物链段，或者让直链环化，而我们是在长链聚合物中选择性引入极性官能团的少数研究团队之一。”
虽然该工艺在经济性上仍有缺陷，但Hartwig团队表示有信心对其进行改进。这次成果也暗示了催化剂与其他类型塑料相互作用的可行性，这意味着，包括最常见的聚丙烯在内的复杂聚合物将迎来更广阔的功能化空间。
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编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《Chem》
期刊编号：2451-9294
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-12/uoc--unc121720.phphttps://news.berkeley.edu/2020/12/17/upcycling-turning-plastic-bags-into-adhesives/
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