盖世汽车讯 汽车轮胎、髋关节替换件和保龄球等物品都由非常耐用的热固性塑料制成。这种材料的“交联聚合物”化学结构虽有助于实现长寿命，但也使这些石化基材料（占所有聚合物产量的15%-20%）无法回收。康奈尔大学（Cornell University）文理学院化学与化学生物学教授Brett Fors表示：“目前，世界上热固性材料的回收率为零，它们要么被焚烧，要么被扔进垃圾填埋场。”

（图片来源：康奈尔大学）

据外媒报道，为了解决这一环境挑战，Fors领导的实验室开发出一种由生物源材料制成的替代品。这种材料不仅具有交联热固性塑料的耐久性和延展性，还能轻松地进行回收和降解。研究人员Reagan Dreiling表示：“从制造到重复使用，整个过程比当前材料更加环保。”

Fors进一步补充道，该研究的核心创新点在于从单一单体基触发两种聚合反应，这一化学机制极具突破性。Fors团队研究的二氢呋喃（DHF），这种单体（或化学构建块）可以由生物材料制成，并且最终有可能与石油基原料竞争。Dreiling使用DHF（一种具有双键的环状单体）作为两次连续聚合的构建块，在第二次聚合中产生了交联聚合物。

第一个聚合过程涉及打开环状单体，并将其中许多单体连接在一起，从而形成一种长链状结构。Dreiling表示，这种材料既柔韧又柔软，可以完全通过加热进行化学回收，并进行酸降解。然而，在第一次聚合过程中，并不是所有DHF都被消耗掉，剩余DHF对于在后续聚合过程中增强材料的强度和耐久性具有重要意义。在第二步聚合过程中，DHF单体相互连接并与第一步形成的聚合物连接，同时保留其环状刚性结构，从而生成坚韧的交联聚合物。这种最终交联的聚合物不仅可以通过加热回收，还可以在环境中自然降解。

第一种聚合物是柔性的，在由光引发和控制的反应中，可以保留生成第二种聚合物所需的双键。Dreiling表示：“这十分简单。只需改变每个反应的运行时间、各反应中的催化剂使用量，以及用光强度，就可以在简单操作下获得广泛的材料性能。”

Fors表示，材料接受的光照强度越多，材料的交联程度就越高，因此也越硬。光照较少的部件则更具延展性，而不受光照射的部分完全可以进行化学回收。

DHF热固性塑料具有与现有商用热固性塑料相当的性能，包括高密度聚氨酯（例如用于电子仪器、包装和鞋类）和乙丙橡胶（用于花园软管和汽车密封条）。Fors表示，与当前石化热固性塑料相比，DHF基材料符合“循环经济”理念。该材料具有化学可回收性，可以重新制成单体构建块重新利用。即使一些材料不可避免地泄漏到环境中，也会逐渐降解为无害物质。

Fors团队正在进一步探索DHF基材料的相关应用，包括将其用于3D打印。研究人员还尝试使用其他单体来扩展其性能。Fors表示：“我们耗费百年时间试图制造永久耐用的聚合物，但这实际上不是一件好事。现在，我们制造的聚合物并不是永久存在，而是可以在环境中降解。”