Подписка
tpk-ps.ru
Зарегистрированных посетителей: 10280

Ученые нашли способ повторно использовать пластмассу после ее переработки

24 июля

Химики разработали способ модификации термореактивных пластиков с помощью химического линкера, который значительно облегчает их переработку, но при этом позволяет сохранять им свою механическую прочность.

Термореактивные материалы, которые включают эпоксидные смолы, полиуретаны и резину, используемые для шин, встречаются во многих продуктах, которые должны быть долговечными и термостойкими, например, для автомобилей или электрических приборов. 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.

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.

Ученые в своем исследовании 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.

Трудно переработать

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 упаковки. 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 процентов 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, после очень трудно вернуть их в жидкое состояние. Это потому, что связи, которые образуются между молекулами полимера, являются крепкими химическими соединениями, называемыми ковалентными связями, которые очень трудно разорвать. По словам Джонсона, при нагревании термореактивные пластмассы обычно сгорают, прежде чем их можно будет повторно использовать.

«Как только они получают заданную форму, они находятся в ней на всё время», – говорит он. «Часто нет простого способа утилизировать их».

Команда MIT хотела разработать способ сохранения положительных свойств термореактивных пластиков – их прочности и долговечности, – облегчая их разрушение после использования.

В опубликованной в прошлом году статье, в которой Ших был ведущим автором, группа Джонсона сообщила о способе создания разлагаемых полимеров для доставки лекарств путем включения строительного блока или мономера, содержащего силиловую эфирную группу. Этот мономер случайным образом распределяется по всему материалу, и когда материал подвергается воздействию кислот, оснований или ионов, таких как фторид, силиловые эфирные связи разрушаются.

Тот же тип химической реакции, используемый для синтеза этих полимеров, также используется для изготовления некоторых термореактивных пластиков, включая полидициклопентадиен (pDCPD), который используется для панелей кузова в грузовиках и автобусах.

Используя ту же стратегию из своей статьи 2019 года, исследователи добавили силиловые эфирные мономеры к жидким материалам, которые образуют pDCPD. Они обнаружили, что если мономер силилового эфира составляет от 7,5 до 10 процентов от общего материала, pDCPD сохранит свою механическую прочность, но может распасться на растворимый порошок при воздействии ионов фтора.

«Это была первая захватывающая вещь, которую мы обнаружили», – говорит Джонсон. «Мы можем сделать pDCPD разлагающимся, не нанося вреда его полезным механическим свойствам».

Новые материалы

На втором этапе исследования ученые попытались повторно использовать полученный порошок для образования нового материала pDCPD. После растворения порошка в растворе прекурсора, использованного для изготовления pDCPD, они смогли изготовить новые термореактивные материалы pDCPD из переработанного порошка.

«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 эффективен, 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.

По словам Джонсона, если можно найти подходящие виды разлагаемых мономеров для других типов реакций полимеризации, этот подход можно использовать для изготовления разлагаемых версий других термореактивных материалов, таких как акрилы, эпоксидные смолы, силиконы или вулканизированный каучук.

Теперь исследователи надеются создать компанию для лицензирования и коммерциализации технологии. MIT также предоставил Millipore Sigma неисключительную лицензию на производство и продажу силиловых эфирных мономеров для исследовательских целей.

Патрик Кейси, консультант по новым продуктам в SP Insight и наставник Центра технологических инноваций Deshpande из Массачусетского технологического института, работал с Джонсоном, чтобы оценить технологию, включая предварительное экономическое моделирование и исследование вторичного рынка.

«Мы обсудили эту технологию с некоторыми ведущими игроками отрасли, которые говорят нам, что она обещает быть полезной для заинтересованных сторон по всей цепочке создания стоимости», – говорит Кейси. «Производители деталей получают поток недорогих переработанных материалов; производители оборудования, такие как автомобильные компании, могут достичь своих целей в области устойчивого развития; переработчики получают новый поток доходов от термореактивных пластмасс. Потребители видят экономию средств, и все мы в итоге получаем более чистую окружающую среду».

Источник новости: evonik.ru






Для того, чтобы добавить новость,
вам необходимо или зарегистрироваться


Статьи журнала "Полимерные материалы"

Технология биаксиальной ориентации пленок методом раздуваТехнология биаксиальной ориентации пленок методом раздува
Процессы, происходящие при ориентации полимерных пленок, явно недостаточно описаны в литературе;...
Полимерные наноматериалы: свойства, рынки, тенденцииПолимерные наноматериалы: свойства, рынки, тенденции
В последнее время наблюдается резкое увеличение объемов применения наноразмерных компонентов в соcта...
Приемосдаточные испытания литьевых форм и законы МерфиПриемосдаточные испытания литьевых форм и законы Мерфи
Рано или поздно все, кто связан с разработкой, изготовлением или эксплуатацией литьевых форм, т....
Проблемы литья под давлением изделий из полимерных материалов: уплотнениеПроблемы литья под давлением изделий из полимерных материалов: уплотнение
Данная статья продолжает серию публикаций тех же авторов, посвященную анализу причин возникновения р...
Все статьи

Журнал

В следующем номере

    Тема номера: ПЕРЕДОВЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ
  • Вторичный материал под оболочкой из первичного
  • Повышение эффективности производства с помощью цифровизации
  • Инновационный многостанционный литьевой комплекс
  • ПЭТ – самый экологичный пластик
  • Система удаленного мониторинга производственных процессов литья под давлением
  • Читать полностью

Популярные запросы

Производство пвд пакетов
Производство нетканых материалов
Армированный полипропилен
Гранулированный полистирол
Литьё пластмасс
Эластомеры
Исо 14001
Сшитый полиэтилен
Термопластичный полиуретан
Упаковка из пенополиэтилена

Контакты

Адрес редакции:
105066, Москва, Токмаков пер., д. 16, стр. 2, пом. 2, комн. 5

Редакция:
+7 (499) 267-40-10
E-mail: victor-gonchar@mail.ru

Отдел подписки:
Прямая линия:
+7 (499) 267-40-10
E-mail: podpiska@vedomost.ru

Отдел рекламы:
Прямая линия:
+7 (499) 267-40-10, +7 (499) 267-40-15
E-mail: reklama@vedomost.ru

Вопросы работы портала:
E-mail: support@polymerbranch.com

Рейтинг@Mail.ru
Rambler's Top100
Логин или E-mail
Пароль (Забыли пароль?)
Запомнить
Если Вы ещё не зарегистрированы в системе, Вам необходимо зарегистрироваться
Введите E-mail:
Настоящим, в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года, Вы подтверждаете свое согласие на обработку компанией ООО «Концепция связи XXI век» персональных данных: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу в целях продвижения товаров, работ, услуг на рынке путем осуществления прямых контактов с помощью средств связи, продажи продуктов и услуг на Ваше имя, блокирование, обезличивание, уничтожение.

Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует конфиденциальность получаемой информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и иных обязательств, принятых компанией в качестве обязательных к исполнению.

В случае необходимости предоставления Ваших персональных данных правообладателю, дистрибьютору или реселлеру программного обеспечения в целях регистрации программного обеспечения на Ваше имя, Вы даёте согласие на передачу своих персональных данных.

Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует, что правообладатель, дистрибьютор или реселлер программного обеспечения осуществляет защиту персональных данных на условиях, аналогичных изложенным в Политике конфиденциальности персональных данных.

Настоящее согласие распространяется на следующие персональные данные: фамилия, имя и отчество, место работы, должность, адрес электронной почты, почтовый адрес доставки заказов, контактный телефон, платёжные реквизиты. Срок действия согласия является неограниченным. Вы можете в любой момент отозвать настоящее согласие, направив письменное уведомление на адрес: podpiska@vedomost.ru с пометкой «Отзыв согласия на обработку персональных данных».

Обращаем Ваше внимание, что отзыв согласия на обработку персональных данных влечёт за собой удаление Вашей учётной записи с соответствующего Интернет-сайта и/или уничтожение записей, содержащих Ваши персональные данные, в системах обработки персональных данных компании ООО «Концепция связи XXI век», что может сделать невозможным для Вас пользование ее интернет-сервисами.

Давая согласие на обработку персональных данных, Вы гарантируете, что представленная Вами информация является полной, точной и достоверной, а также что при представлении информации не нарушаются действующее законодательство Российской Федерации, законные права и интересы третьих лиц. Вы подтверждаете, что вся предоставленная информация заполнена Вами в отношении себя лично.

Настоящее согласие действует в течение всего периода хранения персональных данных, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.

Принимаю условия соглашения
Mon, 23 Nov 2020 19:21:53