ТЕРМОРЕАКТИВНЫЕ ПОЛИМЕРЫ, КОТОРЫЕ МОЖНО ПЕРЕРАБОТАТЬ ВТОРИЧНО

ТЕРМОРЕАКТИВНЫЕ ПОЛИМЕРЫ, КОТОРЫЕ МОЖНО ПЕРЕРАБОТАТЬ ВТОРИЧНО

Международная группа исследователей разработала новый тип термореактивных пластмасс, которые могут быть легко рециклизованы. Исследователи надеются, что результаты работы могут оказаться полезными для электронной промышленности в том случае, когда появляется необходимость извлечения высокоценных компонентов из электронных схем, а также понизить общее количество отходов полимеров.

В отличие от полимеров-термопластов, в которых отдельные нити макромолекул ничем не связаны друг с другом, в термореактивных полимерах реализуется высокая степень поперечной сшивки, поэтому при нагревании эти нити не так охотно меняют свое положение, как в термопластах, и такой полимер при нагревании не размягчается. Эти поперечные сшивки приводят к увеличению прочности и химической устойчивости термореактивного полимера, что позволяет использовать термореактивные полимеры в различных областях промышленности – от электронной до аэронавтики, но эти же сшивки, равно как и высокая устойчивость термореактивных полимеров делает их весьма сложными объектами для вторичной переработки, и много этих материалов идет в отходы.

Жаннет Гарсия (Jeanette García) с коллегами разработала два класса термореактивных полимеров, мономерами которых являются бифункциональные амины, которые в результате поликонденсации с параформом образуют сеть с треугольным расположением структурных звеньев. При температурах около 50°C образуются гибкие полимерные материалы, нитки в которых поперечно сшиты гемиаминальными динамическими ковалентными системами. При более высоких температурах образуются более прочные и хрупкие полимеры, макромолекулы которых связаны жесткими триазиновыми фрагментами. Один из таких полимеров – полигексагидротриазин [poly(hexahydrotriazine) (PHT)], который является самым прочным из термореактивных полимеров, сделали еще прочнее, инкорпорировав в его состав 2-5% нанотрубок.

Оставаясь практически полностью инертными в нейтральных или щелочных растворах, а также растворах слабых кислот, таких как лимонная, мостики, сшивающие нити полимера, легко расщепляются действием сильных кислот. Как отмечает Гарсия, теоретически расщеплять такой полимер кислотой можно неограниченное число раз – продуктами расщепления являются исходные мономеры, которые заново могут быть введены в реакцию получения полимера.

Хацуо Исида (Hatsuo Ishida) из Западного резервного университета Кейза (США) отмечает, что результаты работы являются убедительной демонстрацией новой концепции, хотя и предполагает, что эти материалы вряд ли станут привлекательными для инженеров. Так, например, полигексагидротриазин может разрушиться уже от 1%-ной деформации, что ставит под сомнение его применение в качестве материала для матрицы в композитных материалах.

Источник: Science, 2014, 344, 732; DOI: 10.1126/science.1251484