Theo Báo Giáo dục & Thời đại, để tổng hợp nhựa, các phân tử monome nhỏ cần được xâu lại với nhau như những hạt trong chuỗi vòng cổ. Từ đó, tạo ra các chuỗi polyme dài. Bằng cách sử dụng chất xúc tác đặc biệt, các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Cornell (Mỹ) đã sử dụng một monome trung bình tạo ra một loại polyme cứng hơn có thể tạo thành chuỗi dài.
Tuy nhiên, không phải tất cả các loại nhựa - hoặc polyme của chúng, đều được tạo ra như nhau. Polyme càng dài và mạnh, vật liệu càng bền.
Sau đó, polyme có thể dễ dàng khử phân giải trở lại trạng thái monome với chất xúc tác axit. Nhờ đó, tạo ra một loại nhựa nhiệt dẻo có thể tái chế về mặt hóa học. Đồng thời, có thể cạnh tranh với các loại nhựa phổ biến nhất, như polyetylen và polypropylen.
Geoffrey Coates - Giáo sư tại Cao đẳng Khoa học và Nghệ thuật, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Lý tưởng nhất, polyme hoàn hảo là loại có ứng suất ban đầu thực sự cao và sau đó trải qua độ giãn tốt. Các loại polyme như polyethylene và polypropylene có những đặc tính tuyệt vời.
Rất nhiều polyme mới không thể so sánh với những loại này. Polyme của chúng tôi đã tồn tại khoảng 60 hoặc 70 năm, nhưng không ai có thể tạo ra chuỗi dài thực sự và có được những đặc tính tốt”.
Giáo sư Coates và nhóm của ông đã làm việc để phát triển các polyme bền vững. Nhờ đó, có thể được sử dụng trong các vật liệu chuyển đổi và lưu trữ năng lượng. Nhóm nghiên cứu nhận thấy, polyme của họ - poly (1,3-dioxolane) hoặc PDXL, rất thích hợp để tạo ra một loại nhựa nhiệt dẻo. Đây là một vật liệu có đặc tính cho phép nó được nấu chảy và tái chế.
Các nhà nghiên cứu đã chế tạo polyme từ một monome axetan tuần hoàn được gọi là dioxolane. Chất này được tổng hợp từ các nguyên liệu thô có khả năng sinh học là formaldehyde và ethylene glycol.
Polyacetal là ứng cử viên mạnh mẽ để tạo ra nhựa nhiệt dẻo có thể tái chế. Bởi, chúng ổn định ở nhiệt độ 300 độ C, nhưng khử phân tử ở nhiệt độ tương đối thấp - thường là dưới 150 độ C, với sự có mặt của chất xúc tác axit.
Chúng cũng không đắt và có thể có nguồn gốc sinh học. Tuy nhiên, polyacetal chưa từng được sử dụng vì các chuỗi polyme quá ngắn để đạt được độ bền cơ học cần thiết cho các ứng dụng thương mại.
Sử dụng một quá trình được gọi là trùng hợp cation có thể đảo ngược - khử hoạt tính, các nhà nghiên cứu có thể kết nối monome thành chuỗi dài PDXL. Chuỗi này có trọng lượng phân tử và độ bền cao.
Kết quả là, nhựa nhiệt dẻo đủ mạnh và linh hoạt để ứng dụng quy mô lớn như đóng gói sản phẩm. Nhóm đã chứng minh tiềm năng này bằng cách tạo ra một số mặt hàng nguyên mẫu, bao gồm túi, bao bì và gối hơi.
“Hiện tại, gần 40% nhựa được sản xuất để đóng gói các sản phẩm sử dụng trong thời gian ngắn. PDXL có độ bền cần thiết để đóng gói. Song, thay vì vứt, chúng tôi có thể thu thập và tái sử dụng nó bằng quy trình tái chế hóa học rất hiệu quả”, nhóm nghiên cứu cho biết.
