在釕基催化劑的作用下，羥基接入聚乙烯聚合物鏈段中，使其轉化為氧化聚乙烯。它能夠強烈地黏附在金屬表面，並保留聚合物獨特的塑膠特性。

塑膠袋和其他聚乙烯包裝在垃圾填埋場堆積，造成嚴重汙染。聚乙烯產量佔全球塑膠總產量的三分之一左右，經濟性是聚乙烯回收行業面臨的主要問題：回收的塑膠袋最終只能變成板材或建材等低價值產品。在這種“粗放式”回收過程中，工程師們原本為塑膠苦心設計的化學特性都煙消雲散了。因此，廢料回收往往動力不足。為了讓塑膠回收更具吸引力，研究人員一直在尋找方法，讓回收後的塑膠變成更有價值、更耐用的產品。

當地時間12月17日，《Chem》雜誌發表論文稱，美國加州大學伯克利分校（UCB）的研究人員開發了一種新的化學工藝過程，有望剷除塑膠回收“痼疾”。該工藝可將聚乙烯轉化為黏合劑。“我們的願景是讓塑膠袋逃離垃圾場，變成高價值產品。”UCB研究人員、專案負責人John Hartwig說，“雖然新工藝不可能賦予所有塑膠製品黏附特性，但只要我們能實現部分轉化，就有希望改變目前的局面。”

Hartwig等在聚乙烯聚合物中引入羥基（-OH），這不僅保留了聚乙烯的諸多原始特性，還使其能夠黏附在金屬表面。在長鏈聚合物的特定位置引入小型基團並製造新功能聚合物的反應難度很高，因為塑膠具有突出的低反應性。Hartwig說：“聚乙烯鏈是由亞甲基構成的長鏈。我們希望找到一種高活性催化劑，實現亞甲基功能化。”Hartwig提及的催化劑必須能在高溫和非極性溶劑中工作。最終，Hartwig與博士後研究員Liye Chen找到了一種符合要求的釕基催化劑——多氟釕卟啉。在這種催化劑的作用下，反應生成了一種能牢牢黏附在金屬鋁上的聚乙烯化合物。研究人員還發現，在聚合物中加入少量乙醇，可以使黏附力增強約20倍。論文作者Phillip Messersmith說：“雖然催化作用只讓10%左右的聚合物產生了化學變化，但已經足以顯著提高其表面黏附特性。這為許多新的應用奠定了基礎，例如：人工髖關節和膝關節植入物中的聚乙烯與金屬部件能夠結合得更緊密。”

Hartwig補充道：“很多科學家做到了破壞聚合物鏈段，或者讓直鏈環化，而我們是在長鏈聚合物中選擇性引入極性官能團的少數研究團隊之一。”

雖然該工藝在經濟性上仍有缺陷，但Hartwig團隊表示有信心對其進行改進。這次成果也暗示了催化劑與其他型別塑膠相互作用的可行性，這意味著，包括最常見的聚丙烯在內的複雜聚合物將迎來更廣闊的功能化空間。

編譯：雷鑫宇 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊編號：2451-9294

原文連結：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-12/uoc--unc121720.php

https://news.berkeley.edu/2020/12/17/upcycling-turning-plastic-bags-into-adhesives/