美国研制出新型热塑性塑料ABL

　　具有加热软化、冷却硬化特性的塑料，统称为热塑性塑料。我们日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。
　　近日，美国能源部橡树岭实验室的研究人员用来自于植物的木质素取代了abs塑料中的苯乙烯，开发出了一种新的更好的热塑性塑料——ABL（acrylonitrile-butadiene-lignin的字母缩写）。
　　他们发明了一种无溶剂的生产工艺，使分散在合成橡胶基质中的纳米尺寸的木质素互相连接，产生了可熔、可模制的坚韧材料，比abs至少坚韧十倍。ABL还可以回收，在熔化三次后仍表现良好。这个研究结果发表在《Advanced Functional Materials》杂志上，可能会为不同的制造商提供更清洁、更便宜的原料。
　　“这种新的热塑性塑料的性能比ABS这样的商业化塑料更好，”该文章的通讯作者Amit Naskar说，他与作者Chau D. Tran已为这项新材料申请了。“我们可以把它称为绿色环保产品，因为其50%的部分是可再生的，这使其商业化过程可以减少对石油化工品的需求。”
　　为了开发这种材料，橡树岭实验室团队需要解决几个问题：是否可以克服木质素原料的多样性，以得到性能优越的塑料产品？木质素能否顺利地整合入软聚合物基质？如何更好地理解木质素衍生聚合物的化学和物理性质，以便更好的控制它们的性能？产生木质素衍生聚合物的方法可否改造？
　　“木质素是一种非常脆弱的天然高分子，所以需要将其增韧，”Naskar解释说。该团队的一个主要目标是生产足够强韧的工业聚合物，以使其在变形过程中不会破裂。
　　各种木质素在热稳定性上也各不相等。科学家们评估了来自于麦秸、软木（如松树）和硬木（如橡树）的木质素，他们发现硬木来源的木质素热稳定性佳，而某些类型的软木木质素也能在熔融状态下保持稳定。
　　接下来，研究人员需要将木质素与软聚合物基质结合。通常情况下，化学家通过在溶剂的存在下合成聚合物来实现这一过程。不过因为木质素和含有丙烯腈和丁二烯的合成橡胶（称为丁腈橡胶）都具有电子不均匀分布的化学基团，有可能发生相互作用，因此Naskar和Chau Tran尝试在无溶剂条件的熔融态下融合这两种物质。
　　同时研究人员也在优化ABL塑料的组分和生产工艺，他们发现丙烯腈占41%的合成橡胶基质能够使ABL达到韧性和刚性的佳平衡，各组分的混合温度在140和160摄氏度之间时效果优。
　　塑料大概是化学家们创造出来的应用广泛的材料之一，以ABS塑料为例，这种热塑性聚合物由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯组成，轻巧且坚固，广泛地用在汽车保险杠、通风管道、安全帽、厨房电器、乐高积木等等许多产品中。不过生产这种塑料的原料需要从石油衍生化学品中获得，这与当下强调的可持续性发展不太对路。
　　研究人员发现终的材料包括木质素形成的5-100 nm的薄片和高模量的橡胶界面，终材料的屈服应力高达15–45 MPa。该团队未来的研究将探索不同的原料，特别是生物质的工业废料用于ABL的可能性。
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