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青島科技大學研究團隊合成一種新型可降解塑料PPDL
文章來源:中國石油和化工網     更新時間:2025-06-23 10:31:21
       青島科技大學李崢、李志波研究團隊以ω-十五內酯(PDL)為單體,通過有機堿催化開環聚合,成功制備了一種兼具聚乙烯(PE)力學性能與聚酯降解性的新型材料——聚ω-十五內酯(PPDL)。該研究為解決傳統PE塑料難降解的環境問題提供了新思路。該研究成果2024年5月發表在《高分子學報》上。

PPDL的分子設計與類PE特性的本質原因

PPDL的分子結構是其性質類似PE的核心因素。其主鏈由長鏈亞甲基(-CH?-)重復單元構成,與PE的碳鏈結構高度相似,這使得PPDL具備了PE的結晶性、力學強度和疏水性。具體表現為:

結晶行為與熱穩定性:PPDL的晶胞結構與高密度聚乙烯(HDPE)幾乎一致,結晶度達49.0%(WAXS測試),熔點高達95.5℃,接近PE的熔融溫度(105-130℃),遠超短鏈聚酯(如聚己內酯PCL的60℃)。

力學性能媲美:高分子量PPDL(95.7kDa)的屈服應力達18.2MPa,斷裂伸長率達696%,與商用HDPE的力學曲線幾乎重合,且因酯交換副產物的增塑作用,韌性更優。

表面疏水性:PPDL表面疏水性與PE類似,這使其在自然環境中初始降解速率較慢,但通過結構設計可調控降解性。

可降解性與功能調控

盡管PPDL主鏈的長亞甲基結構使其疏水性強、初始降解慢,但其分子中含有的酯鍵賦予了材料可降解潛力。研究通過兩種策略優化降解性:

共聚改性:引入ε-己內酯(ε-CL)制備無規共聚物PPDL-r-PCL。ε-CL鏈段增加了酯鍵密度,破壞了PPDL的結晶規整性,使共聚物熔點隨ε-CL含量從95.5℃降至53.0℃,同時水解速率顯著提升。例如,含30%ε-CL的共聚物在堿性條件下39天即破裂成碎片,而純PPDL需75天仍僅輕微失重。

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