美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室成功將一剛一柔的木質(zhì)素和橡膠復(fù)合制成可再生的熱塑性聚合物，其性能優(yōu)異，可用于汽車制造業(yè)及其他消費(fèi)品制造業(yè)。該材料有望緩解消費(fèi)品市場(chǎng)對(duì)石化產(chǎn)品的依賴。

　　美國(guó)能源部橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一支科研團(tuán)隊(duì)研制出了一種塑造性強(qiáng)的熱塑性聚合物，該聚合物材料的50%組分為可再生的生物質(zhì)。這類材料可以替代當(dāng)前眾多消費(fèi)品生產(chǎn)中所使用的聚合物，可用在諸如汽車保險(xiǎn)杠、廚房用具甚至是樂高積木等產(chǎn)品中。這為生產(chǎn)更加清潔和廉價(jià)的原材料提供了可能，同時(shí)也降低了傳統(tǒng)聚合物對(duì)石化產(chǎn)品的依賴性。

　　這種新型丙烯腈-丁二烯-木質(zhì)素(ABL)聚合物，具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、高韌的性質(zhì)。其中木質(zhì)素是一種堅(jiān)硬但脆性大的高分子，用于物細(xì)胞壁的形成，在ABL中起到了替代傳統(tǒng)的ABS塑料中苯乙烯組分的作用。這種熱塑性彈性體是基于一種無溶劑的生產(chǎn)工藝，將納米級(jí)的木質(zhì)素分散在丁腈橡膠基體中，兩者相互作用，制成的材料可熔可塑，更韌更強(qiáng)，其中剛性的木質(zhì)素可以起到抵抗變形和增加剛度的作用。這種材料能夠循環(huán)利用，在經(jīng)過許多次熔融塑化后，仍然保持原有的性能。

　　Amit Naskar說：“我們完全可以叫它綠色產(chǎn)品，因?yàn)樗?0%的組分是可再生的，而實(shí)現(xiàn)它商業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)將能夠減少對(duì)石化產(chǎn)品的需求。”

　　該研究成果發(fā)表在了期刊Advanced Functional Materials上，其研究目的是發(fā)展基于木質(zhì)素的高價(jià)值產(chǎn)品。然而，由于木質(zhì)素脆性大易破碎，因此必須用化學(xué)方法連接柔軟的基體來增加其韌性。研究人員將等量的木質(zhì)素和丁腈橡膠加熱混合，再經(jīng)擠出機(jī)擠出。由于木質(zhì)素的熱穩(wěn)定性有差異，因此鑒別篩選出最有效的熱塑性原料就十分重要。通過對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在麥秸、軟木和硬木中，硬木的木質(zhì)素穩(wěn)定性最好。之后研究人員將最理想的木質(zhì)素和熔融態(tài)下的聚合物進(jìn)行耦合。

　　在加熱室中，兩個(gè)轉(zhuǎn)子能夠?qū)⑷廴诘亩‰嫦鹉z和等量的粉狀纖維素揉捏混合在一起。原本團(tuán)聚的木質(zhì)素破碎成相互穿插的層狀分散在橡膠中，并相互作用。制成的產(chǎn)物就兼具了木質(zhì)素的剛性和橡膠的彈性。此外，改變丁腈橡膠中丙烯腈的含量能夠進(jìn)一步提高材料的機(jī)械性能。此外，也能夠通過調(diào)節(jié)找到剛性和韌性的之間的最佳平衡點(diǎn)，從而改善聚合物合金的性能。

　　生物精煉行業(yè)的業(yè)界認(rèn)為木質(zhì)素是未被充分利用的植物產(chǎn)品，并且希望它能夠用于可再生熱塑性塑料的生產(chǎn)，而這種熱塑性塑料能夠與石油衍生替代物相媲美。該研究團(tuán)隊(duì)正在努力使這種材料可以作為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基體材料使用，并進(jìn)一步將研究范圍拓展到不同的原料中，以及研究加工條件、材料結(jié)構(gòu)和性能之間的相關(guān)性。