CBD另有大用！突破性新研究--CBD热塑性塑料，未来将超乎你的想象

随着塑料行业从石油基材料向可持续替代品转型，寻找可再生、储量丰富且能高效合成并满足市场需求的单体仍然是一项关键挑战。日益增长的环境、健康和监管压力加速了这一转型，这些压力旨在减少碳排放，并去除消费品、包装和医疗器械中的有害化学物质和添加剂。生物基塑料通过减少对化石燃料的依赖并促进可再生循环经济，提供了极具前景的解决方案。

在工程聚合物中，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是最难替代的聚合物之一，其独特的优势在于能够大规模生产、具有高玻璃化转变温度，以及在单轴和双轴拉伸过程中能够承受高拉伸比，这些优势使其在高端和大批量应用领域占据主导地位，应用范围涵盖柔性电子基板、高温介电材料、瓶子和包装薄膜等。

的确，对PET的替代是一项可持续的挑战，因为很少有生物基材料能够像 PET 一样兼具低成本、高玻璃化转变温度和工业薄膜、包装和瓶子生产所需的拉伸加工性能。由于其生产规模庞大，因此可能需要多种来自不同可再生原料的聚合物才能显著减少与全球 PET 市场相关的排放。

现在，令人振奋的好消息来了。

据最新报道，美国研究人员已经成功开发出一种利用汉麻副产品和 CBD 制成的无毒耐热塑料替代品。这种高分子量汉麻衍生聚大麻二酚碳酸酯热塑性塑料简称为“聚大麻二酚碳酸酯 (pCBDC)”，具有类似PET的耐热性、强度和加工性能，并可成为后者的替代品，广泛应用于透明薄膜、涂层、水瓶、食品包装以及柔性电子器件的基板等。

该材料由来自美国康涅狄格大学和普渡大学的研究人员开发，研究成果于上月发表在《化学循环》期刊上。这是汉麻基聚碳酸酯材料首次在这种规模下展现出兼具高温稳定性和熔融加工特性的能力，对于大规模汉麻种植和CBD提取的更广泛未来，无疑是一个重要里程碑！

据悉，这种聚大麻二酚碳酸酯是一种生物基非晶态热塑性塑料，其生物基含量高达 92%，由从汉麻生物质中提取的CBD合成而来，是一种非食品来源的可再生工程塑料，其性能与 PET 类似，具有高分子量、高玻璃化转变温度、优异的拉伸加工性能和高强度。而CBD是一种非精神活性的植物化合物，提取自快速生长的工业大麻/汉麻生物质。该植物可在温带至亚热带气候范围内广泛种植，需水量相对较少，且几乎不需要农药，因此可在许多粮食作物生长不良的地区进行种植。

研究指出，尽管pCBDC的特性前景广阔，但其商业价值将取决于CBD原料成本的持续下降。近年来，CBD价格已大幅下降，随着合法化进程的推进以及种植、育种和提取技术的进步，预计价格还将进一步降低。然而，由于当前的CBD价格仍然远高于PET原料，pCBDC的初期生产将主要集中在高价值应用领域，例如聚合物成本在设备总成本中所占比例较小，或者需要或优先选择生物基材料的应用。

该新型材料是通过可规模化、室温溶液聚合合成的，使用商业三光气（一种结晶固体）作为共聚单体，以替代有害的光气气体。室温和碱性条件抑制了光气的释放，而三光气的完全消耗则使聚合物主链中仅留下碳酸酯键。该方法可获得分子量高达158 kDa、加工性能优异且光学透明的聚合物，所得聚合物的玻璃化转变温度为95°C（比PET高20°C），这使其能在接触沸水时仍能保持干燥和耐用。pCBDC的加工拉伸性能卓越，高达1600%（与PET相当），取向状态下的模量和拉伸强度分别为5 GPa和197 MPa（与取向PET相当），并且具有显著的疏水性，水接触角为102°，这表明其表面的防水性极佳。

同时，研究人员通过建立分子量、溶液浇铸条件、拉伸加工参数和最终薄膜性能之间的关系，为工业化生产pCBDC提供了指导原则。这些结果表明，pCBDC有望成为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的替代品。

该研究的作者之一、康涅狄格大学化学系教授格雷戈里·索茨金在声明中指出：“几乎没有用天然资源制成的塑料具备这种玻璃化转变温度的特性。目前的聚碳酸酯是由双酚A制成的，而双酚A是一种公认的干扰内分泌的工业化学品，通常用于塑料和环氧树脂，由于其能够渗入食品和饮料中而引发了人们对健康的担忧。我们正在为之努力的是，让CBD能够取代当今塑料加工中存在的双酚A。”

研究作者之一、普渡大学穆克雷姆·查克马克教授表示：“在工程类别中，我们从未有过一种可以用于高温、高价值应用的生物基塑料。我们的研究确立了基于 CBD 的共聚碳酸酯可作为广泛使用的热塑性塑料的可持续替代品，并建立了一套严谨的加工科学框架，将分子结构与熔融加工性、取向发展及延展性紧密联系了起来，而不会影响其可制造性。”

索茨金教授强调，这种新型塑料材料可以用碱进行简便的化学回收，且无需酶的辅助。此外，在回收过程中还能将 CBD提取回收。这种耐久性和可回收性之间的平衡正日益被认为是比不受控制的降解更有效的工程塑料可持续性策略。当与可再生汉麻衍生单体结合使用时，这些特性使pCBDC处于新兴的循环材料框架之中。

同时，研究作者总结道，目前全球CBD的产量尚不足以完全取代聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）用于塑料制造，但未来可以专门为此目的而种植工业大麻。未来，随着CBD的价格因汉麻种植规模扩大、基因改良让CBD含量获得提升，以及提取技术的不断进步而大幅下降，其潜在市场将不断扩大，而这一项成功开发的pCBDC和其他CBD基聚合物的经济效益也将会迅速增强。

对于全球各地仍在寻找稳定长期市场和业务出路的汉麻种植者来说，汉麻CBD基塑料的出现无疑是一个巨大的利好，它可能不仅仅是一个科学关键突破，如果创新、需求和供应能够完整结合起来，相信汉麻的下一个工业篇章可能就会成为全世界高性能制造的基石。