科学家们为最广泛使用的塑料之一找到了闭环回收工艺

一项开创性的发展能够有针对性地复制低密度聚乙烯(LDPE)的化学结构，这种塑料迄今为止一直难以模仿，并显示出塑料行业可持续替代品的巨大潜力。

拜罗伊特大学可持续化学中心无机化学 II — 催化剂设计主席 Rhett Kempe 教授和他的跨学科研究团队在《Advanced Science》杂志上介绍了这一材料。

“我们推出了一种新的化学可回收、高度支化的聚烯烃材料，”Rhett Kempe 教授解释道。

他的团队在新塑料中加入了所谓的“回收点” ，聚合物可以通过化学方式分解成更小的碎片，这些碎片在中等温度下可溶于有机溶剂，因此可以回收利用。然后可以重新组合这些组件，从而可以在封闭循环中重复使用它们。

LDPE 是在极端反应条件(250°C，2,500 至 4,000 巴)下通过乙烯自由基聚合在高压工艺中生产的。这种能源密集型过程对于高度支化和复杂的化学结构以及相关的材料特性至关重要。

到目前为止，模仿这种独特的结构一直非常困难。这种新材料被称为 LDPE-mimic，其化学结构接近商业 LDPE。

“成功的关键是使用我们的新型催化剂，该催化剂在相应温和的反应条件(约 70 摄氏度和 2 巴压力)下产生一定尺寸的特定结构单元。然后将它们组合起来形成最终的塑料材料。”肯佩说。

“这种新材料由两种不同的大分子单体、主链和潜在的长链支链组成。支链可以可逆地连接到主链上，并在酸性和碱性条件下裂解。”大分子单体是具有单体结构(即它可以结合形成更大的分子)但已经更大并且具有一些大分子特性的化合物。这意味着它已经具有相当大的尺寸或复杂性，但仍然具有进一步交联或聚合的能力。

总的来说，拜罗伊特工作的创新在于将非常温和或可持续条件下的生产、塑料的化学可回收性以及有针对性地模仿LDPE化学结构相结合。