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橄榄油除了健康,还可以加工成防弹纤维?

2016年02月24日  来源:互联网  OEM代加工网

厨师常将橄榄油加入意面中来改善风味。现在,一项研究发现,橄榄油和其他植物油也可以把一种塑料加工为超强的纤维。这种纤维是制造一些特殊产品的理想原料,如防弹织物或是用于固定海上石油开采台的绳索。

所有的塑料都是由长的、像意面一样成链的、叫做聚合物的分子构成的。其中一种特殊的聚合物具有超长的链。这种很轻的塑料通常用于制造垃圾袋和其他家庭用品。它是一种聚乙烯材料,即PE。它的化学名称也十分的长:超高分子量聚乙烯。这类塑料分子比其他聚乙烯的分子长20倍以上。

“它们是巨大的分子。”瑞士联邦技术研究所的Theo Tervoort指出。

这些超长的分子强度也很大。但是,如此长的大分子在生产的过程中,就会互相打结。可以将它们比作一盘意大利面:面条互相缠绕在一起。这些长分子必须拉直,才能加工为织成织物或是编进绳子的纤维。这时,橄榄油和其它植物油就要大显身手了。

如果想解开一盘面中的面条,人们会把面条放到一大盆水中,面条就会散开。一直以来,制造超长PE分子链的工厂也用了差不多的原理,只不过用的不是水,而是快速蒸发特殊溶剂。

将PE分子链溶入特殊溶剂中就能解开这些“结”, Tervoort说。然后,人们加热PE分子,就能将它们拉直。“在拉伸过程中,所有的链都只会向一个方向伸展”。这就制造出了长并且高强度的塑料。在这个工序结束后,特殊溶剂会自己挥发掉。

但是,这样的传统工序中有一个问题。吸入蒸发的特殊溶剂气体会刺激工人的肺,引起其它健康问题,如癌症。这些特殊溶剂的气体也会引起有害的烟雾。因此,工厂需要回收蒸发的气体,循环利用这些特殊溶剂。

尽管有这些问题存在,但是40年来,这些特殊溶剂一直都被用于制造特殊聚乙烯纤维。“每个工厂都用这样的方法,”Tervoort说,“有时,这样的问题就用‘不需要再问了’而一笔带过。”

当Tervoort和他的同事在开发一种更好的滑雪板蜡时,想到了用橄榄油加工塑料的点子。将熔化的蜡涂在滑板上有助于滑雪板能在雪上更顺畅地滑行,但涂蜡的过程很复杂。Tervoort的团队对蜡进行了改造,添加了一些PE分子长链。他们发现,这样一来就可以把蜡做成很薄的薄片——就更容易涂在滑雪板上。令他们惊讶的是,蜡将长链聚乙烯分子互相缠绕形成的“结”解开了。

蜡是一种油脂。因此,该团队试着使用油而不是特殊溶剂来制造强度高的直聚乙烯纤维。橄榄油、花生油和硬脂酸都十分有效。而且,它们是许多动物和植物脂肪的重要组成部分。

研究人员们将结果发表在11月30日的《大分子(Macromolecules)》杂志上。

和之前使用的特殊溶剂相比,植物油更加安全,对环境的影响也更少。使用它们也使制造工艺变得更有效。相比于之前的特殊溶剂,当使用植物油时,PE分子链能被拉得更长。这样也能生产出更长的纤维。“实际上,人们能得到更好的纤维。”Tervoort说。相比于使用特殊溶剂生产的纤维,他的团队制作的纤维的强度高了2倍。

目前还不清楚为什么植物油的效果这么好。一个说法是,也许是当PE长链结晶形成固体时,油改变了结晶的方式。“这就是我们正在研究的。”Tervoort说。

发现了一种新的、更环保的制造常用聚合物的方法,启发了人们对于科学的思考,Jeffery White说。他是美国俄克拉荷马州立大学的一位聚合物科学家(他没有参加这项研究)。Tervoort团队的发现就像几十年来对于分子的基础研究一样,White说,“所以,新技术总是来源于因好奇而开始的研究——来源于一个最基本的问题:为什么会这样?”


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