Революция в мире пластика: новый биоразлагаемый термореактивный полимер

Современный мир сталкивается с острой проблемой утилизации отходов, особенно это касается пластика. Термореактивные полимеры, составляющие 15-20% от всего производимого пластика, занимают особое место в этом вопросе. Их исключительная прочность, обусловленная «сшитой» полимерной структурой, делает их незаменимыми в производстве автомобильных шин, протезов тазобедренных суставов и даже шаров для боулинга. Однако эта же прочность делает их практически невозможными для вторичной переработки, что приводит к их накоплению на свалках или сжиганию, нанося непоправимый вред окружающей среде. В настоящее время перерабатывается ноль процентов мировых термореактивных материалов.
Революция в мире пластика: новый биоразлагаемый термореактивный полимер
Изображение носит иллюстративный характер

Команда исследователей во главе с профессором химии и химической биологии Бреттом Форсом и аспирантом-химиком Рейганом Дрейлингом из Колледжа искусств и наук, представила прорывное решение этой проблемы. Они разработали новый термореактивный полимер на основе дигидрофурана (DHF), мономера, полученного из биологического сырья. Этот материал не только обладает свойствами, сопоставимыми с традиционными термореактивными пластиками, но и может быть химически переработан и биологически разложен.

Ключом к инновации является двухэтапный процесс полимеризации DHF. На первом этапе кольца DHF раскрываются, образуя гибкие полимерные цепи. Полученный материал мягкий и может быть переработан путем нагревания или разложен с помощью кислоты. На втором этапе остаточные мономеры DHF образуют сшивки с первым полимером, формируя прочный и жесткий материал. Этот сшитый полимер также поддается переработке при нагревании и разлагается в окружающей среде.

Уникальность этого процесса заключается в использовании так называемой «ортогональной полимеризации», когда два различных типа полимеризации проводятся последовательно на одном и том же мономере. Контроль свойств материала достигается за счет регулирования времени, использования катализатора и интенсивности света. Чем больше света, тем больше сшивок и, соответственно, тем более твердым становится материал.

Разработанный материал на основе DHF обладает свойствами, сравнимыми с традиционными термореактивными полимерами, такими как полиуретан высокой плотности, применяемый в электронике, упаковке и обуви, и этилен-пропиленовый каучук, используемый в садовых шлангах и автомобильных уплотнителях. Это открывает широкие перспективы для его применения в различных отраслях промышленности.

Новый термореактивный пластик на основе дигидрофурана (DHF) воплощает в себе концепцию «циклической экономики», поскольку он может быть переработан обратно в свой мономер и повторно использован. Кроме того, его способность к биоразложению снижает его воздействие на окружающую среду.

Исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Nature под названием "Degradable Thermosets via Orthogonal Polymerizations of a Single Monomer", открывает новую страницу в развитии полимерной химии. Оно демонстрирует возможность создания устойчивых материалов, сочетающих в себе прочность и перерабатываемость, что является важным шагом в решении глобальных экологических проблем.

Будущие исследования будут направлены на расширение областей применения этого материала, включая использование в 3D-печати и модификацию его свойств путем добавления дополнительных мономеров. Это позволит расширить спектр его применения и сделать его еще более универсальным.

Использование биоразлагаемых полимеров на основе DHF – это переход от производства вечных материалов к производству материалов, которые могут разлагаться в окружающей среде. Это важный шаг на пути к более устойчивой и экологически ответственной экономике.


Новое на сайте

20072Эффект красоты решает исход собеседования до первых слов 20069Как черта характера крадёт деньги на переговорах 20068Карточная игра против главной дисфункции команды 20067Какие три нарратива способны провести компанию сквозь любой кризис? 20066Фотосинтез в глазах мышей: возможно ли это без превращения в растение? 20065СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло так... 20064Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет 20063Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках 20062Кости в бухте Эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века 20061Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов Шанхая 20060Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19 20058Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет? 20057Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние 20056Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?
Ссылка