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研究人员开发出鱼油基聚氨酯

   日期:2021-04-08     来源:复材模压网    浏览:252    评论:0    
核心提示:聚氨酯是塑料的一种,几乎无处不在——包括鞋、衣服、冰箱和建筑材料。但这些用途广泛的材料也有一个重大的缺点。传统的聚氨酯从原油中提取,合成时有毒,而且分解缓慢,对环境并不友好。今天,研究人员讨论了设计一种他们所说的更安全、可生物降解的替代物,这种替代物来自于鱼的废物--鱼头、鱼骨、鱼皮和鱼肠,这些材料很可能会被丢弃。
       聚氨酯是塑料的一种,几乎无处不在——包括鞋、衣服、冰箱和建筑材料。但这些用途广泛的材料也有一个重大的缺点。传统的聚氨酯从原油中提取,合成时有毒,而且分解缓慢,对环境并不友好。今天,研究人员讨论了设计一种他们所说的更安全、可生物降解的替代物,这种替代物来自于鱼的废物--鱼头、鱼骨、鱼皮和鱼肠,这些材料很可能会被丢弃。

研究人员将于今天在美国化学学会(ACS)春季会议上展示他们的成果。

该项目首席研究员Francesca Kerton博士表示,如果开发成功,一种基于鱼油的聚氨酯可以帮助满足对更可持续塑料的巨大需求。'重要的是,我们开始设计塑料时要有一个寿命终结计划,无论是化学降解,将材料变成二氧化碳和水,或者回收和重新利用。'

为了制造新材料,Kerton的团队从已经分解完毕的大西洋鲑鱼的遗体中提取油。'我觉得很有趣,我们如何能从人们随便扔掉的垃圾中,制造出有用的东西,甚至可以改变塑料的制造方式。'在会上介绍这项工作的研究生Mikhailey Wheeler说。Kerton和Wheeler都在加拿大纽芬兰纪念大学就读。

生产聚氨酯的传统方法存在一些环境和安全问题。它需要原油(一种不可再生的资源)和光气(一种无色和剧毒的气体)。合成过程中会产生异氰酸酯,这是一种强烈的呼吸道刺激物,而且最终产品不容易在环境中分解。有限的生物降解会释放出致癌化合物。与此同时,人们对更环保的替代品的需求也在不断增加。此前,还有人利用植物提取的油类开发了新的聚氨酯,以取代石油。然而,这些也有一个缺点。生产石油的作物,通常是大豆,需要土地,而这些土地本来是可以用来种植粮食的。

剩余的鱼让Kerton觉得是一个很有前途的替代品。鲑鱼养殖是纽芬兰沿海地区的主要产业,而她的大学就在那里。在鱼被加工后,剩下的部分通常被丢弃,但有时会从中提取油。Kerton和她的同事们开发了一种将这种鱼油转化为聚氨酯类聚合物的工艺。首先,他们以受控的方式将氧气加入到不饱和油中,形成环氧树脂,类似于环氧树脂中的分子。在将这些环氧化物与二氧化碳反应后,他们将生成的分子与含氮胺连接在一起,形成新材料。

但塑料会不会有腥味?'当我们开始使用鱼油的过程时,会有一种淡淡的鱼腥味,但随着我们通过步骤,这种气味就会消失。'Kerton说。

Kerton和她的团队在去年8月的一篇论文中描述了这种方法。从那时起,Wheeler一直在调整它。她最近将胺换成了氨基酸,这简化了相关的化学反应,取得了一些成功。而之前他们使用的胺必须从腰果壳中提取,而氨基酸已经存在于自然界中。Wheeler的初步结果表明,组氨酸和天冬酰胺可以通过连接聚合物的成分来填补胺的位置。

在其他实验中,他们已经开始研究一旦新材料的使用寿命结束,它可能可以非常容易分解。Wheeler把它的碎片浸泡在水中,为了加速一些碎片的降解,她加入了脂肪酶,一种能够分解像鱼油中的脂肪的酶。在显微镜下,她后来看到所有的样品上都有微生物生长,甚至那些一直在清水中的样品也有微生物生长,这是一个令人鼓舞的迹象,新材料可能很容易生物降解,惠勒说。

Kerton和Wheeler计划继续测试在合成中使用一种氨基酸的效果,并研究这种材料对微生物生长的适应性如何,从而加速其分解。他们还打算研究它的物理特性,看看它在实际应用中的额潜力如何,例如在包装或服装纤维中。

 
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标签: 聚氨酯
 
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