【大纪元2025年01月29日讯】（大纪元专题部记者吴瑞昌编译报导）黏合剂的应用范围极广，通常用于汽车、包装、电子、太阳能电池和建筑等许多领域，因此它构成一个超过500亿美元的产业聚落，支撑着现代生活需要。不过，市场上几乎所有黏合剂都是石油衍生物且不可生物降解，对环境形成一种污染。
为解决这一问题，美国科罗拉多州立大学、美国国家再生能源实验室和美国加州大学柏克莱分校组成团队，使用天然聚合物聚“3-羟基丁酸酯”（P3HB），进行化学重新设计，做出了坚固且可重复利用的黏合剂，比市面上通用的黏合剂更坚固、更容易降解，且可以重复使用。这项研究成果于1月16日发表于《科学》杂志上。
P3HB是一种天然的、生物基的、可生物降解的聚合物，可以由微生物在适当的生物条件下产生。不过，微生物刚产出的P3HB并不具有黏性，因此需要将它的化学结构进行设计，让其可以正常黏着在各种基材或其它物体的表面。
研究人员将P3HB单体加入钇、镧和磷基催化剂，并用不同的加热方式，生产出几种不同立体结构和分子量的P3HB聚合物。
在对这些不同立体结构和分子量的P3HB聚合物的分析中，研究人员发现，不同的温度会增强这些不同立体微结构P3HB的黏性拉伸强度、断裂性和柔软度等物理性质，但温度只要提升至245°C时P3HB就会出现热降解使黏性失效。
经过一轮实验，他们发现结构为sr-P3HB的性能最为优异，因为它里面富含特殊的立体微结构，促成了所需的热机械和黏弹性能。它的黏合强度优于环氧树脂、聚氨酯和热熔胶等常见的商业黏合剂，且可以牢固地黏合如铝、玻璃、木材和钢铁等基材上。
研究人员还用sr-P3HB和市面热熔胶（EVA）进行强度、耐久度、黏合强度等物理特性的比对。结果显示，sr-P3HB的黏合度是EVA的2.5倍，且黏合在钢板上能承受超过20磅的拉力（约9公斤），而EVA能承受的拉力极限是15磅。
实验还发现，sr-P3HB 的性能不会因为分子量、再加工和重复使用出现剧烈改变，还具有可生物降解的特性。
虽然sr-P3HB是大规模生产和应用的理想选择，但还需要进一步开发更有效的单体、催化剂和聚合物合成与生产方法，以降低对环境的影响。
致力于开发可化学回收、可生物降解材料的科罗拉多州立大学化学系杰出教授陈尤金（Eugene Chen）对该校新闻室表示，那些石油基热固性黏合剂、热塑性热熔胶基本很难被回收和去除。但“我们提供的P3HB可以在海水、土壤或垃圾掩埋场等环境中进行自然生物降解。另外，它具有还可以回收、再加工和再利用的特性，还能调整自身的黏着性强度，这些优点扩大了材料应用范围。”
该论文主要作者科罗拉多州立大学的伊森·奎因（Ethan C. Quinn）博士表示，“我们开发了P3HB胶棒样品与市售热熔胶一起测试，看它们在密封纸板箱和钢板上的性能效果。结果显示，它比其它的热熔胶更强，但令我震惊的是它可以承受20磅的重量，比其它热熔胶只能承受的重量（15磅）还要高。”
目前，科罗拉多州立大学团队与美国国家再生能源实验室和其他科学家，正研究不同的方法，让该款聚合物进入改进的关键领域中，以降低该物品总体成本和消除环境影响，使P3HB实现商业化。◇
责任编辑：连书华
