Разработан способ модификации термореактивных пластиков

Термореактивные полимеры, встречающиеся в автомобильных деталях и электрических приборах, должны быть долговечными и термостойкими, но, как правило, их трудно утилизировать или разрушать после использования. В настоящее время химики из Массачусетского технологического института разработали способ модификации термореактивных пластиков, который позволяет легче разрушать их без ущерба для их механической прочности.

Термореактивные материалы, которые включают эпоксидные смолы, полиуретаны и резину, используемые для шин, встречаются во многих продуктах, которые должны быть долговечными и термостойкими, таких как автомобили или электрические приборы. Одним из недостатков этих материалов является то, что они, как правило, не могут быть легко переработаны или разрушены после использования, потому что химические связи, удерживающие их вместе, прочнее, чем в других материалах, таких как термопласты.

В настоящее время химики из Массачусетского технологического института разработали способ модификации термореактивных пластиков с помощью химического линкера, который значительно облегчает разрушение материалов, но при этом позволяет им сохранять механическую прочность, что делает их такими полезными.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, исследователи показали, что они могут произвести разлагаемую версию термореактивного пластика под названием pDCPD, разложить его на порошок и использовать порошок для создания большего количества pDCPD. Они также предложили теоретическую модель, предполагающую, что их подход может быть применим к широкому спектру пластмасс и других полимеров, таких как резина.

«Эта работа раскрывает фундаментальный принцип проектирования, который, по нашему мнению, является общим для любого вида термореактивных материалов с этой базовой архитектурой», — говорит Джеремия Джонсон, профессор химии в MIT и старший автор исследования.

Термореактивные материалы являются одним из двух основных классов пластмасс, наряду с термопластами. Термопласты включают полиэтилен и полипропилен, которые используются для пластиковых пакетов и других одноразовых пластиков, таких как пищевые обертки. Эти материалы изготавливаются путем нагревания небольших пластиковых гранул до их плавления, а затем формования в желаемую форму и охлаждения до твердого состояния.

Термопласты, на долю которых приходится около 75% мирового производства пластмасс, могут быть переработаны путем их повторного нагревания до тех пор, пока они не станут жидкими, чтобы их можно было заново придать новой форме.

Термореактивные пластмассы изготавливаются аналогичным способом, но как только они охлаждаются из жидкости в твердое вещество, очень трудно вернуть их в жидкое состояние. Это потому, что связи, которые образуются между молекулами полимера, являются сильными химическими связями, называемыми ковалентными связями, которые очень трудно разорвать. По словам Джонсона, при нагревании термореактивные пластмассы обычно сгорают, прежде чем их можно будет повторно напечатать.

«Этот новый материал имеет почти неразличимые и в некотором смысле улучшенные механические свойства по сравнению с исходным материалом», — говорит Джонсон. «Показывать, что вы можете взять продукты разложения и снова переработать тот же термореактивный материал, используя тот же процесс, — это здорово».

Исследователи полагают, что этот общий подход может быть применен и к другим типам термореактивной химии. В этом исследовании они показали, что использование разлагаемых мономеров для образования отдельных нитей полимеров гораздо более эффективно, чем использование разлагаемых связей для «сшивания» нитей вместе, что было опробовано ранее. Они полагают, что этот подход к расщепляемой цепи может быть использован для получения многих других видов разлагаемых материалов.

Источник

Метки: полимеры