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研究人员开发了鱼油基聚氨酯

发布时间:2021-04-12 14:15   浏览次数:141
摘要:聚氨酯是一种塑料,几乎到处都有,包括鞋子,衣服,冰箱和建筑材料。但是这些通用材料也有一个主要缺点。传统的聚氨酯是从原油中提取的,在合成过程中有毒,并且分解缓慢,对环境不友好。

聚氨酯是一种塑料,几乎到处都有,包括鞋子,衣服,冰箱和建筑材料。但是这些通用材料也有一个主要缺点。传统的聚氨酯是从原油中提取的,在合成过程中有毒,并且分解缓慢,对环境不友好。今天,研究人员讨论了设计所谓的更安全,可生物降解的替代品的问题。这种替代物来自鱼废鱼头,鱼骨头,鱼皮和鱼肠。这些材料很可能将被丢弃。研究人员将在今天的美国化学学会(ACS)春季会议上先容他们的研究结果。该项目的首席研究员Francesca Kerton博士说,如果开发成功,基于鱼油的聚氨酯将有助于满足对更可持续塑料的巨大需求。 “重要的是,在大家开始设计塑料时,有一个报废计划,无论是化学降解,将材料转变为二氧化碳和水,还是回收再利用。”为了制造新材料,Kerton的团队已经分解了从大西洋鲑鱼残骸中提取的油脂。

 “我认为这很有趣,大家如何才能从人们随便扔掉的垃圾中制成有用的东西,甚至改变塑料的制造方式。”在会议上先容了这项工作的研究生Mikhailey Wheeler说。克顿和惠勒都在加拿大纽芬兰纪念大学学习。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(不可再生资源)和光气(无色且剧毒的气体)。在合成过程中,会产生异氰酸酯,这是一种强烈的呼吸道刺激物,最终产品在环境中不易分解。有限的生物降解将释放致癌化合物。同时,人们对替代品的需求也在增加。以前,有些人使用植物衍生的油替代石油来开发新型聚氨酯。但是,这些也有缺点。石油生产的农作物(通常是大豆)需要土地,而这些土地本可以用来种植粮食。剩下的鱼使科顿认为这是一种有前途的替代品。鲑鱼养殖是纽芬兰沿海地区的主要产业,她的大学就在那里。鱼经过加工后,通常将剩余部分丢弃,但有时会从中提取油。

 Kerton和她的同事们开发了一种将鱼油转化为聚氨酯聚合物的工艺。首先,他们以受控方式将氧气添加到不饱和油中以形成环氧树脂,类似于环氧树脂中的分子。这些环氧化物与二氧化碳反应后,它们将所得分子与含氮胺连接形成新材料。但是塑料有腥味吗? “当大家开始使用鱼油的过程时,会有淡淡的腥味,但是当大家逐步进行时,这种气味将消失。”克顿说。克顿和她的团队在去年八月的一篇论文中描述了这种方法。从那时起,惠勒一直在调整它。她最近用氨基酸代替了胺,从而简化了相关的化学反应并取得了一些成功。他们以前使用的胺必须从腰果壳中提取,而且氨基酸已经在自然界中存在。惠勒的初步结果表明,组氨酸和天冬酰胺可以通过连接聚合物的组分来填补胺的位置。在其他实验中,他们已经开始研究,一旦新材料的使用寿命到期,它就很容易分解。惠勒将其碎片浸泡在水中。

为了加速某些片段的降解,她添加了可以分解的脂肪酶。酶喜欢鱼油中的脂肪。后来她在显微镜下看到了所有样品上的微生物生长情况,即使是在干净的水中也是如此。惠勒说,这是令人鼓舞的迹象,表明新材料可能易于生物降解。 Kerton和Wheeler计划继续测试在合成中使用氨基酸的效果,并研究这种材料如何适应微生物的生长,从而加速其分解。他们还计划研究其物理性质,以查看其在包装或服装纤维等实际应用中具有多少潜力。

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