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薄膜不再成隔膜!美研发可循环利用的终极版新型塑料

发布: 2014-12-01 | 来源:环亚娱乐 | 编辑:gdpia | 查看:
        导语:塑料在人们生活中极为常见,而使用后的废塑料却很难分解,通常几百年也不会腐烂,如果进行焚烧,会污染空气。美国北达科他州立大学研究人员开发出一种新型塑料,在特殊光照下能降解还原成分子,这些分子还可再次生产新塑料。
 

远离薄膜污染!美研发可循环利用塑料 科技世界网
 
塑料在人们生活中极为常见,从电子设备到包裹、交通工具,而使用后的废塑料却很难分解,通常几百年也不会腐烂,它们燃烧时,可能使化学物品进入环境,在空气中产生有毒物质。最近,美国北达科他州立大学(NDSU)研究人员开发出一种新型塑料,在特殊光照下能降解还原成分子,这些分子还可再次生产新塑料。相关论文发表在最近出版的《应用化学》上。
 
研究小组用水果中的果糖制作了一种分子溶液,然后将其转化为塑料(聚合物)。据物理学家组织网近日报道,把这种塑料曝露在350纳米的紫外线下3个小时,就能完全分解为原来的可溶性分子。
 
“真正的可持续利用包括把材料分解为构成它的基本物质。大家证明了能把它分解为基本物质,并重新生成聚合物。”该校可持续材料科学中心的穆昆德·斯比说。他们用农作物中的油料种子、纤维素、木质素和蔗糖生产塑料的基本分子,再将基本分子合成高聚物分子,最终形成塑料。
 
“这种‘摇篮到摇篮’的方式带来了一种新塑料,能很容易降解,也为人们在生产终端产品时,减少对化石燃料的依赖及减少所需原材料提供了科学的可能。”涂料与聚合物材料系教授迪恩·韦伯斯特说。
 
“大家的策略有可能用生物质造出新材料,使用后经光照降解,减轻环境中有害化学物质的压力。”西瓦古鲁·杰拉曼说。
 
该校联合北达科他实验项目激励竞争研究(ND EPSCoR)成立了可持续材料科学中心,多家实验小组联合生物质、可再生资源来生产聚合物和混合物。斯比的实验室负责制作单体和生物基触发器,西瓦古鲁小组专门研究光化学科学和光降解,韦伯斯特的小组在研究聚合物化学。“通过团队合作,大家能完成这项研究。大家需要每个人的专业常识来解决这一问题。”斯比说。
 
研究人员还指出,在把这种来自生物质的塑料做成产品,推向商业化之前,还需要进一步研究评估它的耐用性和强度。“分解塑料的最好触发器是什么?最好的单体是什么?大家能造出的最好高聚物是什么?”斯比说。在今后的两年里,他们还将把这种塑料用在汽车、电子器材及其他设备上,检验它们的工作性能。
 
【全球塑料行业的现在与未来】
 
过去40年,全球塑料行业取得的成就有目共睹。未来,自动化、可持续性、轻量化将成为塑料行业的发展主旋律。不可否认,这个行业仍面临着诸多棘手的挑战,比如能源短缺、对环境的影响、人们对塑料的偏见等。愿塑料从业者能够看清各项挑战,把握未来趋势,牢牢抓住挑战背后潜藏的机会。
过去40年,塑料行业取得的最大成就是什么?
 
40年前就是20世纪70年代中期——石油和能源危机的开始,推动了轻量化、节能型汽车以及低成本消费品的需求。
 
在汽车行业的最大成就就是轻量化塑料和弹性体取代金属。这些先进材料可长期抗热、抗压、抗化学物质,通过减重实现更高的燃油效率,大幅降低集成部件的成本,并提高设计自由度。
 
设计自由度是塑料的另一个重要成就。塑料可以被塑造成任何形状,通过CAD和FEAApp模拟设计和制造,帮助客户缩短开发周期。
最后一项重要成就出现在21世纪初,首次推出用可再生原料取代石油制造而成的工程塑料。
 

自20世纪70年代以来,哪些趋势对这个行业的改变最大?
 
远离薄膜污染!美研发可循环利用塑料 科技世界网全球人口的增长推动着食品安全问题的巨大变化:安全性、更好的保护、更具能源安全的未来。杜邦承诺为这些全球挑战合作找出可持续性解决方案,在解决某些问题上,塑料具备其他材料所不具备的能力。
 
以能源为例,到本世纪中期,全球能源需求预计将至少将翻倍。大家相信,为了确保未来能源安全——全球人们可以获得价格实惠的能源——大家必须共同合作,找到科学的解决方案,推高能源效率进而减少消耗量,同时扩展能源结构,开发可再生和可持续性能源。
 
因此举例来说,降低汽车重量提高燃油效率的项目变得更加紧急。帮助太阳能产业提高输出功率以及延长太阳能板寿命的材料可帮助降低整个系统的成本,获得较好的投资回报率。塑料在其中扮演着重要角色。另一个趋势是塑料在消费性电子产品中的爆炸性应用,如手机和智能手机、电脑、笔记本电脑和平板电脑。
 
塑料使人们能买得起这些产品,使它们变得更轻便,最重要的是变得更安全:通过无卤阻燃剂以及满足UL等组织设定的电气消防标准的新材料,这些电子产品的安全性得到了保障。
 
未来10年内,塑料行业和技术将会如何发展?
 
大家可以看到,全球人口的增加继续推动着这个行业的发展。至2050年,全球人口可能会增至90亿,相当于增加两个“中国人口”。
 
人口增长就需要更多能源、食物以及更大的保护,塑料在很多方面将继续发挥其价值。
 
轻量化汽车消耗的燃料和排放的废弃均较少。无论未来的汽车采用何种东丽,塑料和高性能复合材料仍会对汽车减重做出贡献。大家将会看到塑料应用于排气系统和排气尾管等曝露于高温之下的部件,能够实现这些应用主要是因为整个行业相互合作共同解决设计阶段初期的巨大挑战。同时大家也将看到先进复合材料在更多结构中得到应用。
 
塑料将继续为成本效益和食品加工、运输安全作出贡献。这些系统将变得更加高效安全,在活动件中需要塑料,保障在食品生产阶段降低停机时间,并减少食物浪费。在包装行业,塑料将会找到新的更好的方式,来降低“从农场到餐桌”的食物浪费。
 
塑料将会在保护大家的能源未来中发挥作用。到本世纪中期,全球能源消耗量预计将增长两倍多,塑料所具备的性能在交通和建筑领域可实现更加节能的系统,将继续保护能源。同时,塑料也是增加能源供应的解决方案之一。塑料材料被用于石油勘探以及太阳能开发的新型先进系统中。
 
大家预计未来将会更着重于寻找可再生能源,来取代石油,并且那些能源在帮助确保性能和成本评价方面会复杂得多。在欧洲,使用CO2排放量低于石油的可再生能源将会变得越来越重要。
 
另外很重要的一点是,塑料还能创造工作岗位,推动经济增长。欧洲塑料行业使140万人得以就业,6万家企业在2013年创造了的营业收入达3000亿欧元。
塑料行业目前面临的最紧急的问题是什么?
 
能源、粮食和防护各方面的挑战并没有变小。在许多情况下,政府已经插手干预,帮助推动紧迫性并鼓励消费者采纳。在未来,大家需要与以前没有合作过的人和团体进行合作,开发以前没有用过的方式。我想说大家所踏上的这个旅程并不是一次短跑,而是一场马拉松。
 
可能大家需要使自己保持良好状态,“冲刺”这场马拉松。
 
中国塑料包装技术发展趋势简单分析
 
由于塑料本身所具有的优势,未来将在电子信息、国际上的企业垄断;在设备方面,国产设备的加工精度、拉伸速度和工艺参数控制等与国外设备存在较大差距,因此薄膜设强塑料的功能性可以满足国民经济和下游行业的各种迫切需求。“十二五”期间,节能环保、新能源、高端装备制造业及生物技术等新兴行业对与之配套的塑料的性能提出了更高要求,如各种高阻隔膜、电绝缘膜、电池隔离膜、光学膜、光伏太阳能电池封装膜等功能性薄膜。
 

 
远离薄膜污染!美研发可循环利用塑料 科技世界网      在塑料包装行业,大型企业、国有企业较少,民营企业多而散,行业整体规模偏小,同时面临众多外资品牌的市场侵入,如德国肖特集团挟其雄厚技术经济实力大举进入中国市场。十二五期间,中国塑料包装行业需要整合,通过企业联合、收购、兼并等多种手段,形成一些大型企业、联合企业,从而推动行业向前健康发展。随着中国经济的快速发展,人民生活水平提高和人口老龄化引起的医疗费用增加,新药品开发力度加大,医疗保障体系改革的步伐加快和城镇居民医疗保险的扩大,塑料工业将会继续保持快速增长的势头。另外中国塑料包材质量及包装品种都明显低于国际水平。在发达国家,塑料包装占塑料产品价值的30%,而中国不到10%。今后几年将是中国塑料包装产业的快速发展时期。
 
虽然塑料由于化学稳定性好而不易腐烂,容易对环境造成污染,但由于其质轻美观、不易破碎、无毒无味等优点,仍不失为性能优异的包装材料,发展速度远远超过传统的纸、金属、玻璃等包装材料。
 
塑料包装技术的发展趋势食品、化妆品、洗涤用品的包装需要兼具保护性、功能性和装饰性,三位一体才是未来包装发展的方向。
 
多层共挤吹塑技术
 
包装界一直致力于开发一种既能有效保护内容物质量的功能,又能满足豪华新颖的外观需要的包装产品。利用多层共挤吹塑技术,生产出的塑料容器能满足以上两个要求,使不同性能、种类的塑料共挤在一起,一次成型出来,产品综合了各组成材料的优点,满足高档化妆品、洗涤用品对于阻隔性的要求。一方面,完全隔绝光、空气,避免化妆品氧化;另一方面通过揉合不同种类塑料,在外观上获得奇妙的视觉效果和独特的手感。
 
绿色包装材料的开发设计
 
许多日化企业已开始注重环保问题,在包装材料的选择上也加入环保的考虑,考虑这些材料能否被回收利用。发展绿色包装,要考虑:重视包装材料的开发与替代,开发环保材料替代传统材料;重视包装废弃物的回收和再利用;积极适应全球绿色消费时尚,并推动商品包装朝“绿色包装”发展。
 
塑料瓶依旧占有重要地位塑料容器的优势一直是重量轻、坚固和容易生产。随着塑料技术的发展,塑料制品又取得了从前只有玻璃才有的透明特性。PETG很容易被着色,而且经过抗UV处理,透明度依旧不变,有逐步取代玻璃瓶的可能。开发各种功能性的塑料容器,如抗紫外线HDPE塑料瓶等,用于化妆品、洗涤用品的包装,也是很有发展前景的。注重新材料、新技术的使用和开发,满足不同档次产品的包装和消费者的需求。
 
产品的结构设计、人性化设计要紧跟产品需求并有超前意识注重市场调查,发现塑料瓶包装的发展趋势和消费者的需求。生产者必须注意到消费调查能够有效体现将来的发展趋势,能够提出更好的包装设计的观点,更好的迎合消费者的喜好,推出的产品才有针对性,产品才有好的销售和竞争力,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
 
从塑料包装容器行业市场调查及投资咨询报告了解随着人们生活水平的提高,消费者对于产品包装的要求也日益提高。化妆品、洗涤用品的市场竞争,不仅仅是产品内在质量的竞争,产品包装的重要性也显得越来越突出,对于产品的销售有时起着很关键的作用。当前对化妆品、洗涤用品的塑料包装容器的开发重点是研制和选用新材料、新的加工技术、追求新的造型和人性化设计,从而突出商品的新颖与高雅,提高产品的竞争能力。
 
美国颁布车用塑料技术规划蓝图
 
美国化学理事会(ACC)塑料分会新发布的车用塑料规划蓝图称,需要更多地展示塑料和聚合物复合材料的能力,以扩大这些材料在汽车应用中的使用。
 

 
该组织在2001年发布了首个车用塑料规划蓝图,最近一次更新是在2009年。最新的版本名为"车用塑料和聚合物复合材料技术规划蓝图",旨在构建一个框架,加大塑料和聚合物复合材料在汽车行业的渗透,特别侧重于减重应用和达到燃油效率标准。
 
远离薄膜污染!美研发可循环利用塑料 科技世界网根据美国国家公路交通安全管理局和国家环境保护局制定的企业平均燃料消耗量(CAFE)标准,汽车制造商需要在2025年前达到50mpg以上的燃油效率。该蓝图称,汽车制造商在日益考虑使用塑料作为传统材料的轻型替代材料。例如,碳素纤维增强复合材料比传统钢材要轻50%,比铝材轻30%。
 
ACC的汽车团队负责人Matthew Marks在接受采访时说,汽车厂商面临着达标的很大压力。而塑料和复合材料凭借出色的力量重量比、硬度重量比,将发挥更加重要的作用。
 
Marks说,从业20年来,他亲眼见证了车用塑料的使用量翻了一倍,但要让塑料完全发挥其潜力,仍存在一些挑战。
 
该蓝图称,汽车基础设施和制造工人在过去100年来适应了金属材料,给塑料和聚合物复合材料造成了阻碍。
 
该蓝图呼吁加强在供应链中对塑料和聚合物复合材料能力的展示,同时采取措施完善塑料相关的信息体系。
 
Marks说,其中重要的一环是在全行业进行展示,找到相关应用领域和项目,并与供应链紧密合作,无论是各级供应商还是OEM,展示工程人员能提供怎样的基于塑料和复合材料的轻型材料。另一个领域是材料选择和零部件设计方面。要向工程人员展示能利用轻型材料做些什么,展现聚合物复合材料的低比重、高强度、高硬度,能取代传统材料。
 
除了加强展示和从业人员发展外,Marks还提到了有必要加强塑料相关的常识基础,可以在高校层面提供更多的塑料和聚合物类的教育课程。
 
该蓝图还提到一个挑战,即人们认为塑料和聚合物复合材料不属于"高档"材料。Marks表示,开发更好的塑料和聚合物材料的设计模型工具,将有助于改变这一看法,同时可以缩短塑料和聚合物复合材料成为更具吸引力的替代材料所需的发展时间。
 
Marks说,尽管在多材料和组装方面仍存在问题,塑料和聚合物复合材料在整合零部件、大幅减轻重量方面有很明显的优点,而一些传统材料寿终再生难和高成本。
 
Marks举例说,比如专为福特Taurus前端模块开发的一个注塑塑料零件减轻了46%的重量。
 
他说,通过注塑工艺来整合零部件,可以消除生产过程中多余的零件。这样降低了成本,还减轻了重量。

来源:中国科技网

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