一款新型熱塑性塑料近日開發(fā)成功，研究人員發(fā)明的無溶劑的生產(chǎn)工藝，可使分散在合成橡膠基質(zhì)中的納米尺寸的木質(zhì)素互相連接，產(chǎn)生了可熔、可模制的堅(jiān)韌材料，比ABS至少堅(jiān)韌十倍。

這一成果由美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員研制而成，這一新型熱塑性塑料—— ABL(acrylonitrile-butadiene-lignin的首字母縮寫)用來自于植物的木質(zhì)素取代了ABS塑料中的苯乙烯，據(jù)悉，ABL還可以回收，在熔化三次后仍表現(xiàn)良好。這個(gè)研究結(jié)果發(fā)表在《AdvancedFunctional Materials》雜志上，可能會(huì)為不同的制造商提供更清潔、更便宜的原料。

各種木質(zhì)素在熱穩(wěn)定性上也各不相等。科學(xué)家們?cè)u(píng)估了來自于麥秸、軟木(如松樹)和硬木(如橡樹)的木質(zhì)素，他們發(fā)現(xiàn)硬木來源的木質(zhì)素?zé)岱€(wěn)定性最佳，而某些類型的軟木木質(zhì)素也能在熔融狀態(tài)下保持穩(wěn)定。

研究人員需要將木質(zhì)素與軟聚合物基質(zhì)結(jié)合。通常情況下，化學(xué)家通過在溶劑的存在下合成聚合物來實(shí)現(xiàn)這一過程。不過因?yàn)槟举|(zhì)素和含有丙烯腈和丁二烯的合成橡膠(稱為丁腈橡膠)都具有電子不均勻分布的化學(xué)基團(tuán)，有可能發(fā)生相互作用，因此Naskar和Chau Tran嘗試在無溶劑條件的熔融態(tài)下融合這兩種物質(zhì)。

同時(shí)研究人員也在優(yōu)化ABL塑料的組分和生產(chǎn)工藝，他們發(fā)現(xiàn)丙烯腈占41%的合成橡膠基質(zhì)能夠使ABL達(dá)到韌性和剛性的最佳平衡，各組分的混合溫度在140和160攝氏度之間時(shí)效果最優(yōu)。

研究人員發(fā)現(xiàn)最終的材料包括木質(zhì)素形成的5-100 nm的薄片和高模量的橡膠界面，最終材料的屈服應(yīng)力高達(dá)15–45 MPa。

該團(tuán)隊(duì)未來的研究將探索不同的原料，特別是生物質(zhì)的工業(yè)廢料用于ABL的可能性。