來自法國的研究人員近日開發出一種新型塑料。這種塑料兼具傳統的熱塑性塑料和熱固性塑料的優點,或將為塑料行業帶來新的變革。
眾所周知,塑料可分為熱塑性和熱固性塑料。熱塑性塑料由無數的線性分子組成,而在熱固性塑料中,這些線性分子通過共價鍵彼此連接,形成一個三維的網狀結構。由于網狀結構的存在,熱固性塑料的機械強度通常高于熱塑性塑料,耐熱性和耐溶劑性能也優于后者。然而正是由于形成了網狀結構,熱固性塑料不能像熱塑性塑料那樣被反復加工,因此無法被回收再利用,造成一定程度的資源浪費。
為了解決這一難題,近年來,研究人員提出了vitrimer的概念。在室溫下,vitrimer以三維網狀結構存在,但在高溫下,連接網絡的共價鍵可以發生可逆的變化,導致分子結構發生重組,從而流動性增加。由于這一特殊性質,vitrimer在室溫下表現出典型的熱固性塑料的性質,但在高溫下又可以像熱塑性塑料一樣被重新加工成型。
由巴黎高等物理化工學院 Ludwik Leibler教授帶領的研究小組在此前研究的基礎上,成功將聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和高密度聚乙烯等重要的熱塑性塑料轉化為對應的vitrimer. 這些新型塑料基于二氧環戊硼烷這一特殊結構(dioxaborolane) 實現高溫下分子結構的可逆變化。實驗表明,這些熱塑性塑料在經過這一處理后,不僅保持了原有的可加工的性質,而且許多性能都有所提高。例如聚苯乙烯易受溶劑的侵蝕,從而導致機械性能下降,但轉化為對應的vitrimer后,耐溶劑能力大大提高。這項研究發表在最新一期的《科學》雜志上。研究人員期待這項最新研究能夠為塑料這種重要的材料注入新的活力。
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