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可降解輪胎用合成橡膠生產(chǎn)的新方法：將環(huán)戊烯轉(zhuǎn)化為聚環(huán)戊烯化合物

美國得州A&M大學(xué)里的一個由卡塔爾(TAMU-Qatar)和加州理工學(xué)院組成的團隊于2016年8月22日宣布，已開發(fā)出一種制取合成橡膠新的方法，一旦這種材料被丟棄，它可以很容易地降解返回到其化學(xué)組成，并可使新輪胎和其他產(chǎn)品進行重新使用。研究人員已將他們的工作成果在費城美國化學(xué)學(xué)會(ACS)第252屆年會上發(fā)表。

根據(jù)橡膠制造商協(xié)會分析，2013年美國有近2.7億條輪胎被丟棄，這個國家每個成人不止一條。許多非降解廢棄輪胎被在垃圾填埋場埋存。超過一半成為輪胎衍生的燃料，廢輪胎與煤炭和其他材料相混合，幫助水泥窯、紙漿和造紙廠與其他工廠提供電力。但環(huán)保人士擔(dān)心，這種做法可望加害污染物排放到空氣中。

自2012年以來，該研究團隊一直致力于制取擁有可降解材料的輪胎。研究人員開始采用稱為環(huán)戊烯的基礎(chǔ)分子。環(huán)戊烯及其前身物環(huán)戊二烯是來自石化煉油豐富廢料的低價值的主要組分，特別是其蒸汽裂解操作的C5餾分，其包含五個碳原子的烴類。

與加州理工學(xué)院的同事們合作，他們一直在研究催化劑，用于使環(huán)戊烯分子粘合在一起制取聚環(huán)戊烯化合物(polypentenamers)，它類似于天然橡膠。

目前，合成橡膠生產(chǎn)商使用丁二烯作為基礎(chǔ)材料，但其成本最近上升，打開了競爭的大門。所以轉(zhuǎn)向環(huán)戊烯作為潛在的替代。計算表明，將環(huán)戊烯聚合，可在相對溫和的反應(yīng)條件下降解，因此需要最少的能源和投入，這應(yīng)當(dāng)是可能的。

已作出理論研究，預(yù)測了使用平衡開環(huán)易位轉(zhuǎn)移聚合，基于聚環(huán)戊烯化合物的輪胎添加劑的合成和可回收性的可行性。然后做了實驗研究，發(fā)現(xiàn)這個概念能很好工作。

利用釕，一種過渡金屬催化劑，研究人員使環(huán)戊烯在0℃下聚合，并可在40℃～50℃下使所產(chǎn)生的物質(zhì)分解。對行業(yè)來說，這些是低溫，不需要大量的能量。此外，在實驗室里，他們可從他們所開發(fā)的幾種基于聚環(huán)戊烯化合物的輪胎添加劑回收100%的起始材料。

進一步的新研究，將合成橡膠與其他的輪胎材料，包括金屬和填充劑相混合。研究人員也放大了他們的實驗結(jié)果，看輪胎行業(yè)是否實際可以使用他們的過程。如果基礎(chǔ)研究非常有前途，在這一點上，研究人員相信，然后他們的行業(yè)合作伙伴將繼續(xù)進入這個項目，并給市場帶來這種材料。

研究人員承認(rèn)該項目得到卡塔爾基金會和卡塔爾國家研究基金的資助。