研究人员开发了一种廉价且可能具有可扩展性的方法，该方法使用商用过氧化物将聚乙烯和聚丙烯结合在一起，从而创造出一种更有用的高质量塑料回收添加剂。
聚乙烯和聚丙烯占全球塑料的三分之二。然而，这些聚合物的受欢迎程度也带来了同样大的缺点。由于它们具有相似的密度和物理特性，这些聚合物在机械回收时很难且昂贵地分离在一起。最终的结果是产出一种脆弱、降解的材料，实际上没有什么用处。
现在，康奈尔大学的研究人员开发了一种廉价且可能具有可扩展性的方法，该方法使用商用过氧化物将聚合物结合在一起，从而创造出一种更有用的高质量塑料回收添加剂。
研究结果于5月19日发表于《美国化学学会杂志》。共同第一作者是博士后研究员Moritz Kränzlein和博士生Shilin Cui。该项目由乔弗里·科茨（Geoffrey Coates）领导，他是文理学院化学与化学生物学的蒂施大学教授，论文的资深作者。
在某种程度上，该项目本身就是一个回收产品。2017年，科茨的实验室与明尼苏达大学的合作者合作，创造了一种多块聚合物，可以结合聚乙烯和聚丙烯混合物。根据科茨的说法，这种新材料是一个重要的科学成就，但其规模化 proved困难，且成本过高，无法实际应用。
他说：“我们不得不重新开始，思考什么材料可以工作，哪些合成方法是可负担的。‘我们为什么不在2017年就这样做？’相信我，如果这很容易，早就有人这样做了。”
开发他们的新聚烯烃相容剂的关键在于寻找现有聚合物，在适当的加工下可以胜任，而不是从头开始创建新的聚合物。Kränzlein开始实验实验室已有的材料，同时始终牢记几个参数。
Kränzlein说：“每第二次会议，当我给乔弗里更新时，他的第一个问题是，‘成本是多少？’总有一个价格每磅的底线我不能超过。我们努力保持这一点作为项目的重点。我们试图找到一个实际能用的解决方案，而不是寻求一个非常优雅或复杂的解决方案。”
经过一年半和超过200次实验后，研究人员选择了一种有机烷基过氧化物，在加热时，可以从高密度聚乙烯（HDPE）和等规聚丙烯（iPP）中提取氢分子，从而使其结合在一起，形成一种可以添加到HDPE和iPP混合物的机械回收过程中的共聚物材料，恢复其性能。
Kränzlein说，共聚物基本上可以被视为“塑料肥皂”。
Kränzlein表示：“当我们有像HDPE和iPP这样的商品塑料混合物时，这些混合物并不混合得很好，它们的相会彼此分离，这使得这些混合物的材料性能相当糟糕。这个过程加入了一个第三个成分，充当这两种相之间的肥皂，这种肥皂使聚合物之间更好地混合，基本上恢复了这些混合物的物理特性。”
他说：“我们花了很长时间玩弄所有不同的调整点，直到最终实现了让我们满意的效果。”
为了更好地理解他们的相容剂的性质及其接枝反应，研究人员请来了布雷特·福尔斯（Brett Fors），物理化学的弗兰克和罗伯特·劳赫林教授（A&S），以及博士生珍妮·胡（Jenny Hu），进行流变学特性研究。
科茨说：“所以我们得到了材料。问题是，现在能否生产大量的材料？我们正在进行克级的实验。最终，你会希望达到数十千克。我们有信心这可以扩展，但需要大量工作才能实现这一目标。”
科茨希望，这种相容剂也能导致新的聚合物合金的形成，利用不同废塑料各自的优点。无需建立大型百万美元工厂：只需取一些现有的聚合物并添加相容剂即可。
科茨表示：“你可以制造出一种包含多种合金的整体，这些合金的性能可能比单一纯聚合物要好，就像不锈钢一样。”他最近通过康奈尔大学的实践中心为风险开发启动了一家专注于相容剂技术的初创公司。“我们的梦想是，如果你能制造出一种非常坚固的聚合物，同时又非常韧性，那么你就可以制造出更少材料的包装，但具有相同的性能。这是该技术的另一个重要应用。”
共同作者包括福尔斯、胡和研究助理安妮·拉波特（Anne LaPointe）。
该研究得到了格斯特纳家庭基金会的支持，并获得了美国能源部通过爱姆斯国家实验室塑料合作再利用研究所的额外资金，这是一个能源前沿研究中心。
