創新強力膠 成永續塑膠關鍵原料

編譯/韋士塔 |2023.08.19
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編譯/韋士塔

強力膠是日常生活中經常使用的產品,舉凡金屬、橡膠、皮革、木料、塑膠等材料的物品斷裂或需加固,都可使用這種黏著劑。美國科學家最近更發現,強力膠甚至能作為生產塑膠的原料,製造更容易回收、更永續的塑膠,這種可回收的「強力膠塑膠」成本低廉,不須使用化石燃料,而且強度更高。

美國愛達荷州波伊斯州大(Boise State University)的研究團隊,以強力膠為材料,開發出稱為聚氰基丙烯酸乙酯(polyethyl cyanoacrylate)的透明塑膠。這種新型塑膠的特性與一次性的塑膠餐具、杯子及包裝等產品類似,但能夠輕鬆轉化回原材料。

波伊斯州大的材料科學與工程教授菲利普斯(Scott Phillips)說,使用強力膠黏合物品時,膠水會與空氣或物品表面的水分發生化學反應,形成所謂的「聚合物」(polymer),產生接合作用,讓物品黏合在一起。

研究團隊指出,欲使用強力膠製造塑膠,必須先解決強力膠聚合物鏈狀結構的問題。強力膠聚合物的鏈狀結構較短,但容易變脆、斷裂;若能讓強力膠形成長聚合物,將可生產出較堅固的塑膠。

協助開發強力膠塑膠的研究助理克莉絲蒂(Allison Christy)表示,研究團隊嘗試各種方法後,找出一種相當簡便的配方,比製造其他類型塑膠還簡單;研究人員在市面上就能買到的強力膠,摻入一些丙酮(acetone)及環保配方的催化劑;這種調合物乾燥後,會產生鏈狀結構較長的聚合物,形成固態、半透明的玻璃狀塑膠。

在初期的實驗,研究人員發現製作這種調合物相當簡便,僅需數日即可生產約10磅;他們在調合物乾燥前將其倒入模具,便能製作各種形狀的塑膠產品,包括塑膠碗、湯匙或刀叉;此外,調合物乾燥後,仍可透過加熱方式把這種材料轉化成其他形狀的塑膠產品,且強度可獲得提升。

研究人員指出,強力膠塑膠的前景可期,因為這種材料將可取代聚苯乙烯(polystyrene),也就是當前產品種類最多、回收率最低的塑膠材料,最常見的產品包括拋棄式刮鬍刀、塑膠模型等。強力膠塑膠具有輕便、耐用、低成本、容易量產等特點,與聚苯乙烯類似,但強力膠塑膠並非使用化石燃料製造,且容易回收,相較之下更具永續性;只要加熱到210℃,強力膠塑膠的分子鏈會分解為強力膠分子,這些分子變成氣體後,就能輕鬆與其他塑膠、紙張以及其他回收廢棄物分離。

這些氣體收集冷卻後,回收率逾90%以上,可重新用來製作塑膠。強力膠的相關技術早已成熟,可大規模生產且成本低廉,也因此,強力膠塑膠也很容易量產,不須研發新型的生產設備;研究團隊認為,強力膠塑膠,將是尋找聚苯乙烯替代品、邁向永續塑膠材料的一大步。

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