纸尿裤中的高分子吸水聚合物非常难以降解，对环境造成了巨大压力。
全世界每年都有350万吨使用过的纸尿裤被扔进垃圾填埋场。纸尿裤中的高吸水材料主要是聚丙烯酸类聚合物，它在受潮后会膨胀。近日，美国密歇根大学的研究人员开发出了一种技术，能够解开这类吸水性聚合物的长链，并将其回收成便利贴和胶黏剂。相关论文于当地时间7月26日刊登在《自然通讯》杂志中。
聚合物的回收方法主要分为机械回收和化学回收。论文作者、密歇根大学化学与高分子科学和工程教授AnneMcNeil说：“机械回收是大多数人都能想到的回收方式，但它会降低产品质量，因为不同公司生产的聚合物产品的构造是不同的，聚合物可能有不同的链段长度或者包含不同类型的添加剂。我们的团队这次专注于化学回收方法，即利用化学转化制造增值材料。”
聚合物的韧性是回收工作的“拦路虎”，稳定的化学键使聚合物难以分解。McNeil团队与宝洁公司合作开发了一种三步法，将高吸水性聚合物转化为黏合剂。研究人员TakundaChazovachii说：“高吸水性聚合物和黏合剂都是丙烯酸的衍生产品，这种共同的起源启发了我们的回收技术。”
高吸水性材料中的聚合物很像一张松散的渔网。在聚合物结构中，每2000个单元就存在一个交联点，使其形成不可溶解的网络结构。为了回收这类材料，研究人员需要找到将网状聚合物解离成水溶性链段的方法。Chazovachii发现，在酸（或碱）性条件下加热聚合物，可以使交联结构发生断裂。
接下来，研究人员需要缩短聚合物的链段长度，以生产出不同类型的黏合剂。Chazovachii等证实，超声波技术能够在不改变化学性质的前提下，切碎聚合物链段。他说：“这是一种温和、简单的机械过程。它既破坏了聚合物结构，又保留了基团完整性，使其能够进行其他反应。”最后，Chazovachii将聚合物链段上的酸基转化为酯基，从而将聚合物的水溶性转变为有机可溶性，并使其具备类似黏合剂的黏性。这样处理的“附赠”优点在于，反应中使用的试剂能够回收并再利用。
研究人员将新方法与制造胶黏剂的传统方法进行了比较，发现化学回收法能够降低22%的全球变暖风险，并节约25%的能耗。值得注意的是，化学回收过程还能够杀死所有细菌。McNeil希望从事小分子反应的合成化学家能够将注意力转向聚合物。她说：“我希望更多的同行能够认真考虑这个问题，因为全球面临的聚合物问题已经非常严峻。”
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编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《自然通讯》
期刊编号：2041-1723
原文链接：https://phys.org/news/2021-07-diapers-sticky-chemical-recycling-millions.html
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