Британские ученые разработали новый полимер с упрощенным рециклингом

Инновационный материал испаряется при нагревании и затем восстанавливается

Исследователи из Университета Суррея в Великобритании предложили свой способ создать менее устойчивый пластик. Они создали полимер, состоящий из повторяющихся молекулярных звеньев 1,2-дитиолана. Его химическая структура позволяет многократно разрушать полимерные цепи до исходных компонентов, а затем вновь собирать из них тот же материал. Результаты исследования были опубликованы в журнале Macromolecules.

В основе материала лежат молекулы 1,2-дитиолана — циклического соединения, состоящего из атомов углерода, водорода и двух связанных между собой атомов серы. Особенности серных связей делают процесс разрушения и последующего восстановления полимерной структуры обратимым.

Главной особенностью нового материала стала его реакция на нагревание. При температуре около 90°C полимер начинает разлагаться на более простые молекулярные компоненты и переходит непосредственно из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу. После охлаждения газообразные компоненты нового полимера способны вновь соединяться и образовывать исходный материал.

Таким образом, пластик можно многократно переводить из одного состояния в другое без необходимости каждый раз синтезировать его заново. Авторы продемонстрировали одно из возможных практических применений материала, покрыв им свёрнутую фильтровальную бумагу. Полимер образовал на её поверхности водоотталкивающий слой. Затем это покрытие удалили простым нагреванием, после чего бумага вновь приобрела способность впитывать воду.

Материал также испытали на возможность удаления примесей. В полимер добавили краситель Nile red, который обычно требует отдельных химических процедур для извлечения из пластика. В данном случае краситель удалось отделить от материала за один этап при нагревании. Подобное свойство может представлять интерес для переработки полимеров, поскольку современные пластмассы часто содержат красители, стабилизаторы, наполнители и другие добавки. Их разделение обычно является одной из наиболее сложных и дорогостоящих стадий повторной переработки.

Работа демонстрирует новый подход к проектированию полимеров. Вместо создания максимально устойчивого материала с последующим поиском способов его разрушить исследователи предлагают заранее закладывать в химическую структуру возможность контролируемого обратимого разложения.

Пока технология находится на ранней стадии, однако эксперимент показал, что полимер может существовать в своеобразном замкнутом цикле: твёрдый материал превращается при нагревании в парообразные молекулярные компоненты, а после охлаждения снова образует полимерную структуру.

New-science.ru.
Фото pubs.acs.org.