ПОЛІМЕРИ, ЩО «САМОПЕРЕРОБЛЯЮТЬСЯ»
27.01.2025
Вчені розробили новий клас полімерів під назвою полідитіоуретани (PDTU) з ковалентними зв'язками, які сприяють «самопереробці» — переробці полімерних структур.
Команда, що базується в Чжецзянському університеті в Ханчжоу (Китай), виявила, що зв'язки PDTU можуть піддаватися дисоціації в помірних умовах без необхідності каталізатора, що дозволяє ефективно його переробляти.
Доктор Нін Чжен (Ning Zheng), очільник дослідження, каже: «Наша робота над ароматичними PDTU є важливою віхою в науці про стійкі полімери. Використовуючи властиву динамічність зв'язків дитіокарбамату, ми створили полімери, які можуть самоперероблятися без шкоди для продуктивності.
Це є життєво важливим кроком на шляху до полімерів наступного покоління, які значно менше впливатимуть на довкілля, будучи так само корисними».
Переробка без каталізатора
Дослідження, опубліковане в China Journal of Polymer Science, зосереджене на синтезі та властивостях PDTU, нового класу полімерів, який використовує ароматичні зв'язки дитіокарбамату — динамічні ковалентні зв'язки з помітною адаптивністю.
За словами вчених, ці динамічні зв'язки дозволяють полімерній структурі роз’єднуватися та знову з’єднуватися без потреби в каталізаторі, наприклад, при нагріванні. Повторна обробка в таких «м'яких» умовах підвищує ефективність, зберігаючи механічні властивості полімеру.
Дослідницька група провела широке тестування та продемонструвала, що PDTU мають високу фракцію гелю і тому можуть витримувати суворі термічні й механічні навантаження та забезпечувати довговічність у реальних умовах.
Вчені кажуть, що дисоціація зв'язків і механізм реконфігурації структури вказують на «міцність і трансформаційний потенціал» матеріалу для полімерної промисловості.
Експеримент
Для синтезу PDTU дослідники зважили та змішали хімічні речовини 2,2'-(1,2-етилдіокси)діетилмеркаптан (DODT), діетиленглікольдивініловий ефір (DGDV) та бензоїндиметиловий ефір (DMPA) і піддали їх ультрафіолетовому випромінюванню протягом 180 секунд.
Після цього вчені додали в суміш дві органічні сполуки та реактив і добре її перемішали. Суміш перенесли в алюмінієвий посуд, закупорили алюмінієвою фольгою й піддали термічному затвердінню при 70°С протягом 6 год. Після завершення реакції він піддавався вакуумній сушці при тій же температурі протягом 12 год.
Наприкінці процесу команда отримала жовту прозору плівку — синтез матеріалів із різним вмістом мономеру.
Цей отриманий полімер має здатність до самопереробки. Зразок PDTU спочатку був роздроблений на частинки розміром 1 мм. Ці частинки піддавалися гарячому пресуванню в прес-формі при температурі 130°С під тиском 4 МПа протягом 30 хв.
Потім перетворені полімерні частинки були повільно охолоджені при кімнатній температурі протягом 24 год, що привело до «повної асоціації зв'язків дитіокарбамату».
Джерело: Packaging Insights
