Forskere opdager, hvordan man nedbryder og reformerer termohærdende polymerer uden tab af funktion

Et team af britiske forskere er kommet et skridt tættere på at gøre flere forskellige plasttyper meget nemmere at genbruge ved hjælp af en metode, der kunne anvendes på en lang række vanskelige at genbruge polymerer, herunder gummier, geler og klæbemidler.

Termoplast og hærdeplast er to typer plast, der begge består af lange kæder af molekyler kaldet polymerer, men som opfører sig anderledes, når de opvarmes.

Termoplast kan opvarmes til høje temperaturer, hældes i en form og derefter afkøles for at få den ønskede form. De kan efterfølgende smeltes og omdannes til andre former, når de genbruges. De kan dog knække, når de bliver strakte eller stressede.

I modsætning hertil er polymerkæderne i hærdet plast tværbundet for at danne et netværk, som gør dem utrolig stærke og fleksible. De bruges ofte i kompositmaterialer, maling, belægninger, gummi og geler. Desværre betyder tværbindingerne dog, at materialerne brænder i stedet for at smelte, når de opvarmes, hvilket gør dem meget sværere at nedbryde og genbruge.

Nu har forskere ved University of Bath og University of Surrey udviklet en måde at introducere nedbrydelige bindinger i termohærdende polymerer for at gøre dem lettere genanvendelige.

Udgivelse i Polymer Chemistry , lavede de en række polymergeler med brudbare bindinger indarbejdet i forskellige dele af strukturen og testede, om egenskaberne ændrede sig, efter at gelen var nedbrudt og omdannet.

De fandt ud af, at mens alle gelerne kunne nedbrydes til en vis grad, bibeholdt geler med brydbare bindinger i polymerkæderne (B i det vedhæftede diagram) deres egenskaber meget bedre, når de blev reformeret, sammenlignet med de polymerer, der blev nedbrudt via de tværbundne obligationer (A).

Forskerne håber, at dette modelsystem kan anvendes på andre typer polymerer, herunder klæbemidler, tætningsmidler og elastomerer.

Dr. Maciek Kopeć, fra University of Baths afdeling for kemi, sagde:"Termohæder bruges i vid udstrækning i den kommercielle sektor, i materialer som harpiks og klæbemidler.

"At være i stand til at gøre bindinger reversible i disse materialer vil øge deres anvendelser samt gøre dem mere genanvendelige."

Forskerne sigter mod at skabe en generel køreplan over de bedste placeringer for disse brydbare bindinger, for bedre at forstå, hvorfor nogle bindinger lettere brydes end andre, og at planlægge at optimere systemet ved hjælp af andre kommercielt anvendte polymerer.

Forskerne ser også på andre anvendelser af arbejdet, herunder brug af tværbundne polymerer som vehikler til kontrollerede lægemiddelleveringssystemer.

Flere oplysninger: Frances Dawson et al., Strands vs. tværbindinger:topologiafhængig nedbrydning og regulering af polyacrylatnetværk syntetiseret ved RAFT-polymerisation, Polymer Chemistry (2023). DOI:10.1039/D3PY01008B

Leveret af University of Bath