作者罗伯特·桑德斯，加州大学伯克利分校 使用基于钌的催化剂(金球，中心)，加州大学伯克利分校的化学家能够向聚乙烯聚合物链中添加特定的化学基团——在这种情况下，是羟基(红色)——从而产生一种氧化聚乙烯(前景)，它能牢固地粘附在金属上，但保留了聚合物独特的塑性
学分:加州大学伯克利分校陈立业 尽管许多城市和八个州已经禁止使用一次性塑料，塑料袋和其他聚乙烯包装仍然堵塞垃圾填埋场，污染河流和海洋
占全球塑料产量三分之一的回收聚乙烯的一个主要问题是经济上的:回收袋最终成为低价值的产品，如甲板和建筑材料，没有提供再利用废物的动力
加州大学伯克利分校开发了一种新的化学工艺，将聚乙烯塑料转化为更强、更有价值的粘合剂，并可能改变这种结石
加州大学伯克利分校的亨利·拉波波特有机化学讲座教授、研究小组组长约翰·哈特威格说:“我们的设想是，你可以拿走一个毫无价值的塑料袋，而不是把它扔进垃圾堆，然后把它变成高价值的东西。”
“你不能把所有这些回收塑料——每年生产数千亿磅聚乙烯——变成一种具有粘合性能的材料，但如果你把其中的一部分变成高价值的东西，就能改变把其余部分变成低价值的东西的经济学
" 对大多数塑料来说，回收意味着将其切碎并制成普通产品，在这个过程中，抛弃了许多精心设计的原始塑料的特性，如柔韧性和易加工性
虽然新的回收方法可以将塑料分解成用作燃料或润滑剂的化学成分，但这些产品也是低价值的，而且对环境有问题——是另一种燃烧的化石燃料——或者寿命很短
为了使回收更具吸引力，研究人员和塑料行业一直在寻找“升级循环”的方法——也就是说，将回收塑料转化为更有价值和寿命更长的东西
哈特威格和他的同事开发的化学过程保留了聚乙烯的许多原有特性，但在聚合物中加入了一个化学基团，使其粘在金属上:这是聚乙烯通常做不到的
他的团队表明，改性聚乙烯甚至可以涂上水性乳胶
乳胶很容易从标准低密度聚乙烯(简称低密度聚乙烯)上脱落
描述这一过程的论文将于12月在网上发表
17发表在《化学》杂志上，并将在1月份的印刷版上发表
合著者菲利普·梅塞尔史密斯说:“我们能够增强附着力，同时保留聚乙烯工业认为非常有用的所有其他特性。”他是加州大学伯克利分校生物工程系和材料科学与工程系1941届的教授
“加工性能、热稳定性和机械性能似乎没有受到损害，同时增强了附着力
这很难做到
这就是我们要展示一些令人兴奋的东西的地方
" 虽然这种方法在工业应用上还不经济，但哈特威格认为这种方法可以改进，并且可以作为除粘性之外增加其他性能的起点
这一成功也暗示了其他催化剂可以与其他类型的塑料一起使用，比如回收塑料瓶中的聚丙烯，来生产更有经济吸引力的高价值产品
水基乳胶漆与氧化聚乙烯(被称为“氧化低密度聚乙烯”)粘得如此之紧，以至于卡特琳娜·马洛里用胶带无法将它揭下，即使试了11次
乳胶不能粘附在普通塑料上
信用:加州大学伯克利分校的卡特琳娜·马洛里的照片 扭曲烃链 哈特威格专门设计新的催化过程——在这种情况下，在非常特殊的地方向大的烃链或聚合物中添加小的化学单元——以产生具有新的有用特性的“功能化聚合物”
这种反应很困难，因为塑料的一个主要卖点是它们能抵抗化学反应
在这个项目中，他想看看能否在聚乙烯链的一小部分碳氢键上添加羟基——与氢结合的氧，或羟基
“聚乙烯通常在一个链上有2000到10000个碳，每个碳上有两个氢——实际上，它是CH2基团的海洋，叫做亚甲基，”他说
“我们查阅了文献，寻找最具活性的催化剂，用于亚甲基位置的功能化
" 催化剂必须在高温下工作，因为固体回收塑料必须熔化
此外，它必须在非极性溶剂中工作，因此能够与非极性聚乙烯混合
这是它不粘着极性或带电金属的一个原因
哈特韦格和他的博士后同事李叶·陈选择了一种钌基催化剂(多氟化钌卟啉)，这种催化剂可以满足这些要求，并且可以在聚合物链上添加羟基，而不会有高活性羟基破坏聚合物链
令人惊讶的是，这一反应产生了一种聚乙烯化合物，这种化合物可以紧紧地粘在铝金属上，大概是通过聚乙烯碳氢链上的羟基分子实现的
为了更好地理解这种粘附，陈与梅塞尔史密斯实验室的研究生凯特琳娜·马洛里(Katerina Malollari)合作，该实验室主要研究具有粘附特性的生物组织，特别是贻贝产生的一种胶
陈和马洛里发现，在聚合物中加入相对少量的酒精，粘合力提高了20倍
梅塞尔史密斯说:“这种催化作用给不到10%的聚合物带来了化学变化，但却极大地增强了它附着在其他表面的能力。”
他补充说，让聚乙烯附着在物体上——包括乳胶漆——会带来很多机会
人工髋关节窝和膝关节植入物通常将聚乙烯与金属部件结合在一起，可以更好地粘附在金属上
功能化聚乙烯可以用来包覆电线，提供将其他聚合物粘在一起的胶水(例如，在牛奶盒中)，或者制造更耐用的塑料和金属复合材料，例如玩具
“这里的用途是能够引入这些官能团，这有助于解决聚乙烯粘合中许多长期存在的问题:聚乙烯与其他聚乙烯或其他聚合物以及金属的粘合，”梅塞尔史密斯说
哈特威格预见到复杂聚合物功能化的更多机会，包括最常见的塑料，聚丙烯
“我们是世界上唯一能够选择性地将官能团引入长链碳氢化合物聚合物的群体之一，”他说
“其他人可以打破这些链，其他人可以使这些链环化，但实际上在这些链中引入极性官能团是其他人无法做到的
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