人类最伟大的发明之一是偶然的。那是1942年，在美国珍珠港遇袭后刚刚加入第二次世界大战。随着美国人参军，公司们都在争先恐后地寻找帮助战争的方法。当时，位于纽约罗切斯特的伊士曼柯达公司提出了制造塑料枪瞄的想法，以提高盟军士兵的瞄准精度。在试图制造这种部件时，化学家亨利·库弗发现了名为氰基丙烯酸乙酯的化合物的粘性特性，这种化合物最终成为了超强胶。
库弗放弃了将氰基丙烯酸乙酯转化为塑料的努力，转而专注于将其开发为一种即时粘合剂。但这种潜力依然存在。超强胶含有制造塑料所需的化学单体——只需要有人找出如何阻止它立即与其他表面粘合。现在，发表在《科学进展》杂志上的一项研究详细介绍了一种将超强胶轻松转化为可反复回收的塑料的新方法。虽然它有可能取代不可生物降解的塑料，但一些聚合物专家警告说，它可能会在制造过程中引入不同类型的污染。
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博伊西州立大学研究生研究助理、新研究的首席作者艾莉森·克里斯蒂说，超强胶与许多不同的材料发生反应。如果你要制造粘合剂，这是理想的，因为它会产生增加弹性的短聚合物。然而，要制造塑料，你需要长聚合物来保持耐久性。
超强胶的第一个挑战是延长其反应时间。要制造长聚合物，需要更长的反应时间。研究人员筛选了弱结合物质（在化学中称为引发剂）和不会在接触超强胶后产生新化合物的共反应物。他们最终选择了丙酮作为引发剂，并加入少量二甲基亚砜（DMSO），一种溶解大多数有机和无机化合物的无色液体。
团队需要解决的另一个问题是反应在哪里发生。因为超强胶几乎粘附在所有东西上，他们需要一个不会与氰基丙烯酸乙酯反应的容器，并且能够让他们在不粘壁的情况下取出塑料。解决方案：特百惠。博伊西州立大学材料科学与工程学教授、该研究的作者斯科特·菲利普斯说：“超强胶不像聚丙烯和聚乙烯那样容易粘附”，而这正是特百惠的主要成分。
接下来，团队设计了一种反应，减缓了超强胶的反应性，延长了分子间的结合时间，并产生了更长的聚合物。一旦他们得到了产生的塑料——聚氰基丙烯酸乙酯或PECA——他们必须加强它。克里斯蒂通过退火（加热20到30分钟以改善其机械性能）实现了这一点。PECA的热性能也使得研究人员能够将塑料模塑成各种形状，例如碗。
最后一步侧重于可持续性。研究人员希望设计一种能够转化为原材料的塑料，从而创建一个减少浪费的闭环系统。为此，他们将PECA加热到410华氏度，以打破连接聚合物的键，并加入一种称为五氧化二磷的脱水剂，以去除任何意外形成的水。
菲利普斯说，这个过程提供了93%的原始单体产率——这是一个“相当令人震惊”的结果。“超强胶单体就是太活泼了，我原以为它会和所有东西反应。但它也很容易挥发，所以在加热的条件下，它会蒸发，这会立即将其与所有它通常会反应的东西分开。”由于丙酮和DMSO等材料价格便宜且易于获得，克里斯蒂预计在工业环境中进行时，产率会更高。
“这是一篇有趣的文章，报告了合成新聚合物，并可能为塑料应用提供有用的性能，”密歇根州立大学化学工程和材料科学教授、生物塑料专家拉马尼·纳拉扬说，他没有参与这项研究。然而，他警告说，PECA可能与其他不可降解塑料有同样的问题，并可能释放出会在环境中积累的微塑料。
这并不是纳拉扬唯一的污染担忧。他说，其中一个反应步骤涉及蒸发丙酮等化学物质，这反过来又会允许残留溶剂排放到空气中。这对于执行严格的挥发性有机化合物排放指南的制造工厂来说可能是一个问题。此外，纳拉扬指出，制造氰基丙烯酸乙酯所需的两种成分是氯乙酸和氰化钠，它们“通常不被认为对人类健康安全或对环境负责。”
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这项研究提出了一个重要问题：如何最好地处理塑料？据估计，当今世界有83亿吨塑料。虽然环保努力鼓励人们减少、再利用和回收，但由于不可回收，约79%的塑料堆积在垃圾填埋场。例如，聚苯乙烯是一种石油基塑料，难以分解。然而，它是一种常见且用途广泛的塑料，用于酸奶杯和一次性勺子等日常产品。研究作者指出，它占塑料总废物的6%。菲利普斯解释说：“如果人们在各种应用中可以使用[PECA]而不是聚苯乙烯，那么理论上，这将减少这6%，因为我们将能够[将塑料]回收成起始材料。”
克里斯蒂补充道：“我们无法完全摆脱塑料。这是不可能的。它是对社会最有价值的材料之一。如果我们能够采取创造性的方法，重新思考塑料和我们周围的一些其他材料，就有值得追求的解决方案。”
