Возможно, полимерные смолы и композиты, подобные тем, что используются для производства лопастей ветряных турбин, можно вскоре будет полностью изготавливать из материалов на основе растительных компонентов, пригодных для вторичной переработки.
Исследователи из Университета Граца (Австрия) под руководством Каталин Барта (Katalin Barta) разработали новый термореактивный полимер, полученный из древесины, который можно расщеплять в метаноле без добавления катализатора.
Сырьем для нового термореактивного полимера является лигнин, получаемый из отходов древесины
Термореактивные полимеры имеют сшитые связи, что делает их исключительно прочными и полезными материалами. Но их также практически невозможно расщепить или переработать. При этом эпоксидно-аминные смолы, один из наиболее распространенных термореактивных пластмасс, обычно производятся с использованием бисфенола А (BPA), который наносит вред эндокринной системе.
Многие исследователи пытались создать разлагаемые термореактивные пластмассы путем включения функциональных групп, связи которых могут быть разорваны катализатором или другим внешним стимулом. Барта и ее коллеги разработали свой новый эпоксидно-аминный полимер на биологической основе аналогичным образом, с легко расщепляемыми сложноэфирными группами в основной цепи полимера.
Ученые были удивлены, обнаружив, что материал начал разрушаться и растворяться при замачивании в метаноле. Исследователи определили, что взаимодействия водородных связей между эфиром, амином и метанолом активируют карбонил и инициируют процесс переэтерификации, который разрушает полимерную сеть.
Полимеру требуется около 48 часов при температуре 70 °C для разложения до точки, при которой метиловый эфир 2,5-фурандикарбоновой кислоты можно извлечь с выходом 90%. Исследователи также могут += восстановить MBCA, а кусочки глицидола можно отделить, так что каждый компонент полимера в некоторой степени пригоден для вторичной переработки.
«Тот факт, что он катализирует собственную деградацию, определенно является счастливой случайностью. Мы не надеялись на такой чудесный эффект», — говорит Каталин Барта.
Чтобы создать вторично перерабатываемую смолу, исследователи объединили полученный из лигнина 4,4’-метиленбисциклогексанамин (MBCA) с эпоксидным компонентом, изготовленным из 2,5-фурандикарбоновой кислоты и глицидола, которые также имеют растительное происхождение.
Полимер имеет физические свойства, соответствующие характеристикам материалов нефтехимического происхождения, включая температуру стеклования. Он также устойчив к большинству растворителей, включая кислотные и основные водные растворы, ацетон и дихлорметан.
Евгений Ю.-Х. Чен, химик-полимерщик из Университета штата Колорадо, не принимавший участия в этой работе, называет это «превосходным примером демонстрации того, что полимеры биологического происхождения, даже в форме прочной сшитой сетки, также могут демонстрировать преимущества при переработке. Было поистине замечательно увидеть эпоксидно-аминную смолу, которую можно деполимеризовать в относительно мягких условиях без внешнего катализатора».
Команда все еще работает над оптимизацией процесса переработки и расширением области применения пригодных для вторичной переработки эпоксидно-аминных полимеров, но «потенциал определенно есть», говорит Барта. Она надеется вскоре начать изучать возможности промышленного партнерства и применения этого материала.
https://plastinfo.ru/
