塑料含有各种添加剂，如填料，阻燃剂或颜料。因此，只有很少的塑料可以在表现或美学中没有损失回收。A team of researchers at the U.S. Department of Energy’s (DOE) Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) has designed a recyclable plastic that, like a Lego playset, can be disassembled into its constituent parts at the molecular level, and then reassembled into a different shape, texture, and color again and again without loss of performance or quality. The new material, called poly(diketoenamine), or PDK, was reported in the journal Nature Chemistry
伯克利实验室分子铸造博士研究员彼得克里斯滕森说：“我们发现了一种从分子视角考虑考虑回收的塑料的新方法。”
Christensen是由Brett Helms，Brett Helms，伯克利实验室的分子铸造厂的员工科学家Brett Helms领导的多学科团队的一部分。
从水瓶到汽车零部件的所有塑料由称为聚合物的大分子组成，这些分子由较短的含碳化合物的重复单元组成，称为单体。
根据研究人员的说法，许多塑料的问题在于，为使其有用而添加的化学物质——如使塑料变硬的填料或使塑料变软的增塑剂——与单体紧密结合，即使在回收厂加工后仍留在塑料中。
在用不同的化学成分回收混合塑料期间，难以预测它将继承自原始塑料的特性。
与传统塑料不同，PDK塑料的单体可以被回收，而且不需要任何复合添加剂，只需将材料浸泡在高酸性溶液中即可。(资料来源:彼得·克里斯滕森等人/伯克利实验室)
这种未知的、因此不可预测的属性的继承是回收混合塑料消费垃圾的一个挑战。很难进行升级改造，生产出新的、更高质量的产品。
一次回收一个单体的塑料
这段延时视频显示了一块PDK塑料在酸中降解为其分子结构块——单体。酸有助于打破单体之间的键，将它们从化学添加剂中分离出来，化学添加剂使塑料具有外观和触感。(资料来源:彼得·克里斯滕森/伯克利实验室)
研究人员希望通过激励塑料的回收和再利用来转移垃圾填埋场和海洋，这可以通过由PDK形成的聚合物来实现这一塑料。“通过PDK，常规塑料的不可变键被替换为可逆键，使塑料更有效地再循环，”Helms表示。
与传统塑料不同，PDK塑料的单体可以被回收，而且不需要任何复合添加剂，只需将材料浸泡在高酸性溶液中即可。酸有助于打破单体之间的键，将它们从化学添加剂中分离出来，化学添加剂使塑料具有外观和触感。
“我们对将塑料生命周期从线性重定向到圆形的化学物质感兴趣，”Helms说。“我们看到有机会对没有回收选择的地方有所作为。”包括粘合剂，电话盒，手表带，鞋，计算机电缆和通过模塑热塑性材料产生的硬热固性器。
当基督徒将各种酸应用于用于制造PDK粘合剂的玻璃器皿时，研究人员首先发现了基于PDK的塑料的令人兴奋的循环性质。并且注意到粘合剂的组成变化了。对于如何转化粘合剂，Christensen通过NMR（核磁共振）光谱仪器分析样品的分子结构。“为了我们的意外，他们是原始的单体，”赫尔姆斯说。
在分子铸造厂测试了各种配方后，他们证明，酸不仅可以将PDK聚合物分解成单体，而且这个过程还可以将单体从缠绕的添加剂中分离出来。
接下来，他们证明了回收的PDK单体可以重新制造成聚合物，而这些回收的聚合物可以形成新的塑料材料，而不继承原材料的颜色或其他特征——因此，如果你扔进垃圾桶的黑色表带是用PDK塑料制成的，那么它可以作为电脑键盘找到新的生命。他们还可以通过增加附加功能（如灵活性）来更新塑料。
朝着循环塑料的未来前进
PDK塑料是一种“循环”材料，其原始单体可以尽可能长时间地回收再利用，或“升级回收”以制造新的、更高质量的产品。(资料来源:彼得·克里斯滕森等人/伯克利实验室)
研究人员认为，他们的新可回收塑料可能是今天使用许多不可用的塑料的替代品。
赫尔姆斯说:“我们正处在一个关键时刻，我们需要考虑为未来的垃圾分类和处理而现代化回收设施所需的基础设施。”“如果这些设施的设计初衷是回收或升级回收PDK和相关塑料，那么我们就能更有效地将塑料从垃圾填埋场和海洋中转移出来。这是一个激动人心的时刻，开始思考如何设计材料和回收设施，使圆形塑料成为可能，”赫尔姆斯说。
研究人员下一步计划开发具有广泛热性能和机械性能的PDK塑料，用于纺织、3D打印和泡沫等多种应用。此外，他们正在寻求通过加入植物基材料和其他可持续资源来扩大配方。
来源:劳伦斯加州大学伯克利分校实验室
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