Ученые превращают пластиковые отходы в ценные экологически чистые эластомеры

Глобальная проблема пластиковых отходов, в частности полиэтиленового Terephthalate (PET) из одноразовых продуктов, генерирующих миллионы тонн в год,Интенсифицировала усилия по преобразованию этих отходов в более ценные материалы путем "упорядочения"В данной статье рассматривается научный и промышленный потенциал химически переработанных полуароматических полиэстеров, в частности, Terephthalic acid derived from low value recycled PET (rPET),для синтеза продвинутых термопластичных эластомеров (TPE).

I. Переработка полиэстерных отходов и разработка ценных материалов

Глобальные отходы ПЭТ из бутылок и упаковки требуют экономически жизнеспособных стратегий переработки, разделенных на три подхода:

• Первичная переработка:Переработка полимеров в одиночку или смешанными для получения вторичных продуктов с более низкими требованиями к производительности.
• Вторичная переработка:Термофизическая переработка в новые продукты.
• Третейская переработка:Деполимеризация путем пиролиза или химических методов для восстановления мономеров.

Законодательные требования к устойчивому развитию привели к инновациям в области переработки ПЭТ.Исследования сосредоточены на восстановлении Terephthalic кислоты из rPET и оптимизации процессов для его сочетания с биологическими мономерами (e(например, этиленгликоль, бутанидиол или диолы, полученные из фурана) и полиэфиры (PEG, PTHF) для создания коммерчески жизнеспособных материалов.

II. Блоковые сополимеры PBT-PTHF как TPE следующего поколения

Полученная из рПЭТ Terephthalic кислота может заменить диметилтерефталат (DMT) при синтезе полибутилентерефталата (PBT) в качестве твердых сегментов для TPE.Эти блочные сополимеры сочетают кристаллические твердые сегменты (для тепловой стабильности) с мягкими аморфными сегментами (для гибкости при низких температурах), что позволяет применять их в автомобильной промышленности и потребительских товарах.

В данном исследовании представлен одноэтапный процесс, при котором rPET в присутствии PTHF вступает в реакцию с 1,4-бутанедиолом (BDO) для прямого образования блочных сополимеров PBT-PTHF.В то время как ТПЭ на основе ПБТ доминируют в инженерных приложениях из-за более быстрой кристаллизации, чем альтернативы на основе ПЭТ, отношения между структурой и свойствами в системах, включающих мономеры, полученные из рПЭТ, остаются недостаточно изученными.

III. Микроструктурный контроль и фазовое поведение

Расширенная характеристика показывает, как состав влияет на кристаллизацию:

• Системы, богатые твердыми сегментамипроявляют выраженное разделение фаз, влияя на кинетику кристаллизации и формируя ламелярные структуры.
• Системы, доминирующие в мягком сегментепродемонстрировать минимальное влияние микрофазного разделения на рост кристаллов.

Поляризованная световая микроскопия и рентгеновское рассеяние показывают, что сополимеры PBT-PTHF образуют сферулиты, дендриты или шарикообразные сети в зависимости от длины блоков и условий кристаллизации.В частности, мономеры, полученные из рПЭТ, повышают скорость кристаллизации, приписываемую остаточным катализаторам в переработанной телефталовой кислоте, не изменяя макроскопической морфологии.

IV. Устойчивость и будущие направления

Поскольку мономеры на ископаемой основе должны быть постепенно выведены из употребления в течение двух десятилетий, эта работа обеспечивает основу для разработки циркулярных ТПЭ с использованием отходов ПЭТ и биологических мономеров.Способность адаптировать поведение кристаллизации с помощью конструкции блок-сополимера, используя переработанное сырье, предлагает масштабируемую модель для высокопроизводительных устойчивых материалов.