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日常生活中如果沒有塑料聚氨酯，我們的生活就會(huì)沒有那么柔軟、沒有那么溫暖，休閑服可能不那么透氣、運(yùn)動(dòng)鞋鞋墊可能無(wú)法提供足弓支撐、家具中的木料紋理可能也不會(huì)流行起來(lái)。塑料聚氨酯的應(yīng)用范圍可以從可噴泡沫劑到粘合劑再到合成服裝纖維，已經(jīng)成為21世紀(jì)的主要產(chǎn)品，為日常生活的許多方面帶來(lái)了便利性、舒適性，甚至美麗。

聚氨酯英文名稱是polyurethane，它是一種高分子材料。 聚氨酯是一種新興的有機(jī)高分子材料，被 譽(yù)為“第五大塑料”，因其卓越的性能而被 廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域。

聚氨酯具多功能性，主要由石油的副產(chǎn)品制成，可用于制成多種產(chǎn)品。現(xiàn)在，全球每年生產(chǎn)的聚氨酯超過(guò)1600萬(wàn)噸。不過(guò)，現(xiàn)在的生產(chǎn)方式大多依賴有毒的化學(xué)物質(zhì)和不可再生的石油。據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的研究人員表示，希望可以研發(fā)一種具有傳統(tǒng)聚苯乙烯所有有用特性的新型塑料，同時(shí)又不造成昂貴的環(huán)境副作用。

研究人員利用一種無(wú)毒資源（如亞麻籽油、廢油脂甚至藻類）的新化學(xué)物質(zhì)，研發(fā)出一種突破性方法，可以生產(chǎn)不含有毒前體的可再生聚氨酯。此外，該研究對(duì)于鞋類、汽車、床墊等產(chǎn)品而言都是一個(gè)突破。

不過(guò)，為了了解為何此次研究有如此重大的影響，可以先來(lái)回顧這一科學(xué)進(jìn)步是如何發(fā)生的，這個(gè)故事可以從傳統(tǒng)聚氨酯的化學(xué)基本品延伸至藻類實(shí)驗(yàn)室（新型化學(xué)品首次研發(fā)），再擴(kuò)展至新型企業(yè)合作，旨在為該產(chǎn)品的商業(yè)化前景奠定基礎(chǔ)。

20世紀(jì)50年代，聚氨酯首次實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，并在眾多產(chǎn)品和應(yīng)用中迅速得到普及，這在很大程度上是由于此種材料具有動(dòng)態(tài)特性和可調(diào)節(jié)的特性，以及可以獲取制造此種材料的石油成分，且石油儲(chǔ)量在可承受范圍內(nèi)。

通過(guò)一個(gè)巧妙的化學(xué)工藝，利用多元醇和異氰酸脂（傳統(tǒng)聚氨酯的基本組成部分），制造商可以定制配方生產(chǎn)各種各樣的聚氨酯材料，而且每一種都可以具備獨(dú)特且有用的特性。例如，用長(zhǎng)鏈多元醇可能會(huì)生產(chǎn)出柔軟的泡沫，用于枕頭般柔軟的床墊。另一種配方可能是生產(chǎn)出一種豐富的液體，當(dāng)涂在家具上時(shí)，既可以保護(hù)木紋又可以展示木紋的美。還有可能與二氧化碳結(jié)合使用，生產(chǎn)出可以噴涂的泡沫，干燥后形成剛性多孔絕緣材料，適合用于家中保溫。

不過(guò)，研究人員表示，異氰酸脂也會(huì)帶來(lái)顯著的負(fù)面影響。雖然此類化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)速度快，適合用于多種工業(yè)應(yīng)用，但是毒性也很高，而且由毒性更大的原料光氣制成。吸入異氰酸脂后還會(huì)導(dǎo)致一系列不良健康反應(yīng)，如刺激皮膚、眼睛和喉嚨，導(dǎo)致哮喘和其他嚴(yán)重的肺部問題。

為了嘗試解決依賴石油等問題，全球的科學(xué)家都在尋找利用生物資源合成聚氨酯的新方法。但是，此類嘗試得到的結(jié)果好壞參半。有些缺乏工業(yè)應(yīng)用所需的性能，有些不是完全可再生的方法。因此，既需要改進(jìn)聚氨酯，又需要保持創(chuàng)新。

結(jié)果，需要降低藻類生物燃料的成本。與許多傳統(tǒng)的石化煉制過(guò)程一樣，生物燃料煉制商也在尋找利用煉制過(guò)程中的副產(chǎn)品以獲得收入的方法。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢脂和氨基酸能否成為可再生無(wú)毒的聚氨酯原料？其實(shí)早在20世紀(jì)50年代，科學(xué)家就已經(jīng)證明，可以利用非異氰酸酯合成聚氨酯。

真正的挑戰(zhàn)在于想辦法加快反應(yīng)速度，使其能夠與傳統(tǒng)工藝競(jìng)爭(zhēng)。需要生產(chǎn)至少能夠與傳統(tǒng)材料媲美的聚合物，這也是生物基聚氨酯實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的主要技術(shù)障礙。

NREL就利用巧妙的化學(xué)工藝，研發(fā)出生物基配方，以克服該障礙。首先，采用了環(huán)氧化工藝，準(zhǔn)備了基礎(chǔ)油（菜籽油、亞麻籽油、藻類或食物殘?jiān)┮赃M(jìn)行進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)將此類環(huán)氧化脂肪酸與空氣或煙氣中的二氧化碳反應(yīng)，生成了碳酸單體。最后，研究人員將碳酸單體與二胺（來(lái)自氨基酸，另一種生物源）在聚合過(guò)程中結(jié)合，生成一種可以固化成樹脂-非異氰酸酯的材料。

通過(guò)用精選的天然油代替石油基多元醇，用生物基氨基酸代替有毒異氰酸酯，研究人員成功合成了與傳統(tǒng)聚氨酯性能相當(dāng)?shù)木酆衔?，即研發(fā)了一種可行的、可再生、無(wú)毒傳統(tǒng)聚氨酯替代品。

此外，該種化學(xué)物質(zhì)還對(duì)環(huán)境有利。研究人員表示：“最終聚合物中有30%是二氧化碳?？紤]到用于制造油和氨基酸的植物或藻類也會(huì)吸收二氧化碳，這個(gè)數(shù)字就更令人印象深刻了?！?/p>

研究人員的下一步是看看該工藝是否可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，擴(kuò)大規(guī)模以滿足市場(chǎng)需求。