Luftbild der Mülldeponie. (kokouu/Getty Images) Duroplaste gehören zu den härtesten Kunststoffen, die es gibt. Sie kommen in Produkten zum Einsatz, die besonders langlebig und hitzebeständig sein müssen – aber dadurch auch nur sehr schwer abbaubar und recycelbar.
Das könnte sich mithilfe neuer Forschungen zu den chemischen Bindungen ändern, die diese Duroplaste zusammenhalten. Die Studie legt nahe, dass wir durch eine Änderung der Art und Weise ihrer Herstellung die ursprüngliche Festigkeit dieser Duroplaste beibehalten könnten, sie aber gleichzeitig abbaubar und recycelbar machen könnten.
Derzeit können etwa 75 Prozent des Kunststoffs, den wir in Artikeln wie Plastikverpackungen und Plastiktüten verwenden, abgebaut und dann wiederverwendet werden. Aber Duroplaste, die beispielsweise in Autoteilen enthalten sind, sind nicht wiederverwendbar.
Der neue Ansatz besteht darin, die Mischung, aus der duroplastischer Kunststoff besteht, leicht anzupassen und bestimmte Arten von Bausteinen (bzw Monomere ) angerufen Silylether die anfälliger dafür sind, auseinandergezogen und umgeformt zu werden.
„Diese Arbeit enthüllt ein grundlegendes Designprinzip, das unserer Meinung nach für alle Arten von Duroplasten mit dieser Grundarchitektur gilt.“ sagt der Chemiker Jeremiah Johnson , vom Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Das gleiche Forschungsteam hatte zuvor verwendet Silylethermonomere in anderen Arten synthetischer Kunststoffe – Kunststoffe, die einige gemeinsame Eigenschaften mit Duroplasten hatten.
Hier zeigten sie, dass der gleiche Ansatz auch für duroplastische Kunststoffe funktionieren könnte.
Die neueste Studie befasste sich insbesondere mit dem Duroplast Polydicyclopentadien (pDCPD), das typischerweise in Karosserieteilen von Lastkraftwagen und Bussen zu finden ist: gut für die Festigkeit und Haltbarkeit von Fahrzeugen, aber nicht so gut für das Recycling.
Durch die Herstellung von 7,5 bis 10 Prozent Silylether im flüssigen Vorläufer von pDCPD konnte das Team eine neue Mischung des Kunststoffs herstellen – eine, die ihre mechanische Festigkeit beibehält, die jedoch bei Kontakt mit Fluoridionen zerfällt.
Die überarbeitete Formel bestand auch einen weiteren wichtigen Test: Sie konnten nicht nur abgebaut werden, sondern die Produkte konnten auch wiederverwendet werden.
Den Forschern gelang es, aus dem in der ersten Recyclingstufe gelösten Strom neue pDCPD-Produkte zu bilden. Es ist wahrscheinlich, dass auch andere Duroplaste auf diese Weise modifiziert werden können.
„Dieses neue Material weist im Vergleich zum Originalmaterial kaum zu unterscheidende und in mancher Hinsicht verbesserte mechanische Eigenschaften auf.“ sagt Johnson . „Es ist spannend zu zeigen, dass man die Abbauprodukte nehmen und denselben Duroplast mit demselben Verfahren erneut herstellen kann.“
Der hier beschriebene Prozess verwendet abbaubare Monomere, um die eigentlichen einzelnen Polymerstränge zu bilden, und ist eine Verbesserung gegenüber früheren Ansätzen, bei denen nur die Bindungen, die die Stränge verbinden, tatsächlich abbaubar waren.
Der nächste Schritt besteht darin, zu sehen, wie weit verbreitet dieser innovative Ansatz angewendet werden kann und ob die neue Technik erfolgreich in die Produktion von pDCPD und anderen Duroplasten implementiert werden kann.
Mit global Plastikverschmutzung Da wir uns bereits auf einem Krisenniveau befinden, müssen wir so schnell wie möglich Lösungen finden.
„Duroplaste – Polymermaterialien, die beim Aushärten eine dauerhafte Form annehmen – spielen eine Schlüsselrolle in der modernen Kunststoff- und Gummiindustrie und machen etwa 20 Prozent der heute hergestellten Polymermaterialien mit einer weltweiten Jahresproduktion von etwa 65 Millionen Tonnen aus“, so die Forscher schreiben Sie in ihre Arbeit.
„Die Optimierung der spaltbaren Bindungsstelle kann als Konstruktionsprinzip genutzt werden, um einen kontrollierten Duroplastabbau zu erreichen.“ Darüber hinaus stellen wir eine Klasse recycelbarer Duroplaste vor, die für einen schnellen Einsatz bereit sind.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .