注入二氧化碳制取定制塑料的研究

德國 Fraunhofer環(huán)境、安全和能源技術(shù)研究院(UMSI CHT)的研究人員于 2010年 1月 3日表示,將黃色染料粉末溶于超臨界 CO 2中,CO 2可轉(zhuǎn)換成塑料,他們正在試驗(yàn)如何將二氧化碳用于浸漬塑料,在過程中,可望導(dǎo)致新的應(yīng)用,從有色隱形眼鏡到抗菌的門上手柄。

在 30°C溫度和 7.4MPa壓力下,CO 2會成為超臨界狀態(tài),這種超臨界狀態(tài)使之具有像氣體溶劑一樣的性質(zhì)。它可以被引入部分結(jié)晶或無定形聚合物中,如熱塑性彈性體 (TPE)、熱塑性聚氨酯(TPU)、聚丙烯 (PP)和聚碳酸酯 (PC),起一種"載體"作用,其中,染料、助劑、醫(yī)療化合物和其他物質(zhì)均可被溶解。

FraunhoferUMSI CHT的科學(xué)家曼弗雷德 -倫納(Manfred Renner)表示,我們已將二氧化碳泵入帶有塑料部件的高壓容器中,這些塑料部件可被飽和,然后逐步提高溫度和壓力,直到氣體達(dá)到超臨界狀態(tài)。當(dāng)狀態(tài)達(dá)到時,我們進(jìn)一步增加壓力。在17MPa下時,粉末中的色素可完全溶解在 CO 2中,然后在短短的幾分鐘內(nèi),用氣體使之?dāng)U散到塑料中。當(dāng)容器被打開寸,氣體通過聚合物表面無害地逸出,但色素被留下。

在該研究院的高壓實(shí)驗(yàn)室中,研究者們用抗菌納米粒子浸漬了聚碳酸酯,這樣可使存在于塑料表面的大腸桿菌 (E.coli bacteria)被完全殺死。使用氧化硅和消炎藥氟比洛芬的試驗(yàn)取得了成功。

而超臨界 CO 2呈現(xiàn)溶劑類的屬性,它對健康和環(huán)境沒有有害影響,它作為液體溶劑業(yè)已應(yīng)用于涂料中。

曼弗雷德 -倫納還表示,我們的方法允許我們定制高價值的塑料部件和時尚產(chǎn)品,如手機(jī)外殼。出現(xiàn)的最好的結(jié)果是,以環(huán)境友好的方式,使顏色、添加劑或活性成分均被引入到接近表面的層面上,而溫度卻遠(yuǎn)低于材料的熔點(diǎn)。

倫納認(rèn)為,浸漬技術(shù)對寬范圍新的應(yīng)用非常適用,這些新的應(yīng)用例如染色隱形眼鏡,或使它們富有藥物組分,然后可以一整天地緩慢地釋放到眼球中,這可望為重復(fù)使用眼藥水治療青光眼提供一個替代方案。