俄亥俄州鲍林格林 — 硅酮和其他硅氧烷基聚合物被用在无数消费品中，但它们的流行也带来了一个问题：几乎所有产品在使用一次后都会被填埋。然而，鲍林格林州立大学的一项开创性研究可能有助于改变这一现状。
乔博士是 BGSU 化学系副教授，他正在带头开展一项研究项目，研究利用室温解聚技术回收或升级改造有机硅，从而使其避免进入垃圾填埋场，并节省制造新聚合物所需的大量能源。
他说，硅胶的生命周期存在明显缺口。消费者使用后，目前还没有简单的方法将材料恢复到原始状态并像其他材料一样重新使用。
“用完之后就得把它扔掉，因为硅胶不可回收，”他说。“硅胶没有回收编号，甚至没有真正好的回收工艺。”
医疗应用占了硅胶用途的大部分，包括管道、助听器、植入式设备和假肢，但硅胶在日常用品中也有重要的用途，例如厨房用具、奶嘴、婴儿奶瓶、填缝剂，甚至儿童玩具，如橡皮泥。
此外，这些聚合物还用于制造从垫圈到航空航天绝缘材料等各种产品，甚至还用于制造好莱坞电影面具的主要材料。
然而，一旦这些材料被用于其原始用途之后，目前还没有实用或经济有效的方法来重新利用它们。
硅胶和其他类似的聚合物有很多好处，但当这些聚合物被丢弃时，替换它们的过程意味着大量的新能源使用，博士说。
博士表示：“硅氧烷基聚合物因其低毒性和化学、机械和热稳定性而被广泛用于日常材料中。生产这些材料的高能耗成本，如果未经回收或再利用就丢弃，就会浪费资源和能源。”
与钢铁生产类似，硅氧烷聚合物的生产需要在高于 3,600 华氏度的温度下进行碳热还原。
保守估计，每生产一公斤用于制造聚合物硅胶的金属硅，会释放至少 10 倍的二氧化碳，而人类每年生产约 150 万吨硅胶。
“我们希望使硅胶的生命周期更像钢的生命周期，”这位 22 岁的博士说道，他是硅胶降解过程评论的作者，他在 BGSU 读书期间的研究推动了这项技术的发展。
但硅树脂在被消费者使用后就不再像钢铁了。大多数消费后的钢铁都会被收集起来再利用，他说他想利用这项研究来“闭环”，将聚合物恢复到原来的形状，这样它们就可以被重复利用。
“我们受到钢铁的启发，钢铁的制造过程与硅非常相似，但钢铁的回收率高达 88%，”他说。“想想看：88% 的钢铁都被重新利用，废钢比新钢消耗的能源少 75%。”
将硅胶转化为原材料的过程采用一种称为解聚的过程，该过程将具有分组亚基的聚合物转化为单体或一系列单体，从而允许它们被重新利用。
该研究包括与中央州立大学的合作和学生交流项目，研究了在室温下如何发生反应来分解有机硅。
实验室使用催化剂来分解硅胶的键，使用溶剂来帮助催化剂转移到硅胶中，然后使用氯化钙浴将新结构固定到位。
产生的液体可以过滤并重新用于新的硅胶生产——从而省去了硅胶生产过程中能源密集型的第一步。
“我们可以在室温下使用硅酮、硅橡胶、弹性体和油，然后使用催化剂将它们转化回起始材料，”他说。“过滤后，你可以将其放回引发剂工艺中，得到硅酮。”
解聚方法甚至可以将硅胶与其附着的塑料分离而不会损坏塑料，并且还可以允许医用硅胶被重复使用，因为溶剂还可以杀死硅胶在首次使用期间可能遇到的任何生物危害。
这项正在申请专利的方法有着广阔的未来应用前景，其中包括来自美国国家心肺血液研究所的一项资助，用于研究通过控制一氧化氮的释放来提高硅胶的使用效果，从而防止感染和血液凝结，以及与 BGSU 副教授、博士和佐治亚大学两名生物医学工程系教员 Handa 博士的合作。
研究人员希望这些方法能够广泛用于减少硅胶和类似聚合物最初生产过程中造成的碳排放。
李博士说：“这项研究开启了在温和条件和室温下解聚这些材料的可能性。”“这一过程将节省资源、能源和成本，因为它对环境有益，并将有助于绿色化学和资源的可持续利用。”