研究人员已经开发出一种方法,使一种塑料材料更耐用,更不容易脱落危险的微塑料。他们的研究已经确定了一种将化学添加剂附着在聚氯乙烯(PVC)上的安全方法。这项研究发表在《化学》杂志上。
从玩具、建筑用品到医疗包装,PVC塑料在全球使用最多的塑料中排名第三。尽管它被广泛使用,但纯PVC易碎,对热敏感,制造商只能在与其他化学品稳定其性能后才能使用它。
然而,这些添加剂,或增塑剂,只是稳定PVC的短期解决方案。随着时间的推移,增塑剂从塑料中浸出,使材料恶化成潜在的有害有机物和微塑料。现在,由该研究的首席研究员、俄亥俄州立大学化学和生物化学副教授克里斯托·塞沃夫(Christo Sevov)领导的一个团队发现,用电来永久地附着这些化学添加剂,可以防止这些不必要的反应。
Sevov说:“我们的方法不是混合这些化学物质,而是通过将增塑剂化合物接枝到聚合物的主链上,将它们直接与PVC化学结合。”
以这种方式改变PVC分子可以使它们变得更耐用,更耐化学变化,最终使材料具有更坚固的性能。
塞沃夫说:“这确实是我们掌握的为数不多的可以控制改变聚氯乙烯性能的例子之一。”“所以这是可控地修改PVC的第一步,使其具有你感兴趣的性能,无论是硬的、有弹性的还是软的。”
团队确实遇到了一些挑战;合成聚合物的修饰常常失败,因为这些反应最初是针对小分子类似物而不是像纯PVC这样的大分子类似物而开发的。为了解决这个问题,研究人员优化了他们在过程中使用的催化剂,并通过反复试验,克服了编辑大分子时出现的问题。
除了在有机化学方面取得飞跃之外,该团队的工作对环境也有影响,因为限制塑料降解的速度可以大大抑制微塑料(微小的塑料碎片)释放到我们周围的环境中。
今天,科学家们知道,这些已经被发现污染空气、水和我们的食物供应的颗粒对人类和野生动物都是有害的。普通人每年可能摄入7.8万到2.1万颗这种颗粒。
Sevov说,随着专家们开始了解微塑料对地球的长期影响,有机化学家们正在竞相寻找逐步从日常生活中淘汰它们的方法。
他说:“许多化学家正把精力转向研究大分子,开发新的化学物质,用于升级回收、再循环和改性众所周知的聚合物。”例如,试图回收PVC产品可能会导致材料进一步降解,因为将塑料转化为其他东西需要高温,所以这个过程不是很有效。
但使用Sevov的方法,“在材料真正开始分解之前,你可以重复使用它很多很多次,提高它的使用寿命和可重复使用性,”他说。
在未来,一旦修复PVC泄漏的努力能够可靠地扩大规模,消费者就会对哪些材料是安全的有更多的控制,这项研究强调,目前,仅凭他们的方法是可能的。
Sevov说:“在商业PVC改性所需的规模上,没有比这更好的方法了,因为这是一个巨大的过程。”“在我们解决微塑料问题之前,还有很多事情要做,尽管现在我们已经为如何做到这一点奠定了基础。”
俄亥俄州立大学的其他合著者包括Jordan L.S. Zackasee, Valmuri Srivardhan, Blaise L. Truesdell和Elizabeth J. Vrana。