“糖+二氧化碳”竟可制成可生物降解塑料

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2017-06-16 17:45

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据了解，巴斯大学可持续化学技术中心(CSCT)的科学家研究发现，可以使用糖和二氧化碳制作可生物降解的塑料，替代以原油为基础原料制作的塑料。

更安全的聚碳酸酯塑料

聚碳酸酯用于制造饮料瓶，眼镜镜片和手机，CD和DVD的防刮涂层，目前聚碳酸酯的制造工艺使用BPA(禁止在婴儿奶瓶中使用)和高毒性光气，在第一次世界大战中被用作化学武器。巴斯的科学家们在一个新的工艺中，用糖和二氧化碳制成了替代的聚碳酸酯，它在低压和室温下向糖中添加二氧化碳。从而使生产更便宜和更安全。

可生物降解和生物相容

所得到的塑料具有与石油化学产品相似的物理性质，具有坚固，透明和耐划伤性。关键的区别是使用土壤细菌中发现的酶可以将其降解成二氧化碳和糖。新的不含BPA的塑料可以替代婴儿奶瓶和食品容器等目前的聚碳酸酯，并且由于塑料具有生物相容性，因此也可用于医疗植入物或用于生长组织或器官移植的支架。

研究员Antoine Buchard博士说：“随着人口的不断增长，对塑料的需求不能不断增长，这种新型塑料是可替代化石燃料的聚合物，是很廉价的，它可生物降解的，不会造成海洋和垃圾填埋场的浪费增长。我们的工艺使用二氧化碳而不是高毒性化学光气，并生产一种不含双酚A的塑料，因此塑料不仅更安全，而且制造过程也更清洁。”

以自然为灵感

Buchard博士及其团队将自然作为过程的灵感，使用DNA中称为胸苷的糖作为构建块，以制造具有很大潜力的新型聚碳酸酯塑料。胸苷是组成DNA的单位之一，因为它已经存在于体内，这意味着这种塑料将是生物相容的，可以安全地使用组织工程应用。

通过调整化学结构，可以调整这种新型塑料的性能-例如，我们可以使塑料带正电，使细胞粘附在其上，使其成为组织工程的支架。这种组织工程工作已经与化学工程公司的RamSharma博士合作，也是CSCT的一部分。

使用糖作为石油化工的可再生替代品

研究人员还研究了使用其他糖，如核糖和甘露糖。

Buchard博士补充说：“化学家在石油化工原料方面有100年的经验，我们重新开始使用可再生原料，如糖作为合成但可持续的材料基地，现在还很早，但未来看起来很有希望。”

参考文献：

Gregory G L, Kociok-Köhn G, Buchard A. Polymers from sugars and CO 2: ring-opening polymerisation and copolymerisation of cyclic carbonates derived from 2-deoxy-d-ribose[J]. Polymer Chemistry, 2017, 8(13): 2093-2104.