Wetenschappers veranderen plastic afval in duurzame elastomeren van hoge waarde

De wereldwijde uitdaging van plastic afval, met name polyethyleentereftalaat (PET) uit eenmalige producten die jaarlijks miljoenen tonnen produceren,De Commissie heeft de inspanningen geïntensiveerd om deze afvalstoffen te transformeren in waardevolle materialen door middel van "upcycling".Dit artikel onderzoekt het wetenschappelijke en industriële potentieel van chemisch gerecycled semi-aromatisch polyester, in het bijzonder tereftalzuur afgeleid van laagwaardig gerecycled PET (rPET),voor de synthese van geavanceerde thermoplastische elastomeren (TPE).

I. Recycling van polyesterafval en ontwikkeling van waardevolle materialen

Het wereldwijde PET-afval uit flessen en verpakkingen vereist economisch haalbare recyclingstrategieën, die in drie benaderingen worden ingedeeld:

• Primaire recycling:Herverwerking van polymeren alleen of gemengd voor secundaire producten met lagere prestatievereisten.
• Secundaire recycling:Termische/fysieke herverwerking tot nieuwe producten.
• Tertiaire recycling:Depolymerisatie via pyrolyse of chemische methoden om monomeren te herstellen.

Wetgevingsvereisten voor duurzaamheid hebben tot innovaties in PET-upcycling geleid.Onderzoek richt zich op het terugwinnen van tereftalzuur uit rPET en het optimaliseren van processen om het te combineren met biobased monomeren (e).bv. ethyleenglycol, butandiol of furan-afgeleide diolen) en polyëthers (PEG, PTHF) om commercieel levensvatbare materialen te maken.

PBT-PTHF-blokcopolymeren als TPE's van de volgende generatie

Terftalazuur afgeleid van rPET kan dimethyltereftalat (DMT) vervangen bij de synthese van polybutyleentereftalat (PBT) als harde segmenten voor TPE's.Deze blokcopolymeren combineren kristalharde segmenten (voor thermische stabiliteit) met zachte amorfe segmenten (voor flexibiliteit bij lage temperaturen), waardoor toepassingen in de automobielindustrie en consumptiegoederen mogelijk zijn.

In dit onderzoek wordt een eenstapsproces geïntroduceerd waarbij rPET reageert met 1,4-butanediol (BDO) in aanwezigheid van PTHF om rechtstreeks PBT-PTHF-blokcopolymeren te vormen.Terwijl PBT-gebaseerde TPE's overheersen in technische toepassingen vanwege een snellere kristallisatie dan alternatieven op basis van PET, zijn de relaties tussen structuur en eigenschappen in systemen die rPET-afgeleide monomeren bevatten nog steeds onvoldoende onderzocht.

III. Microstructurele controle en fasegedrag

Geavanceerde karakterisering laat zien hoe de samenstelling de kristallisatie beïnvloedt:

• Systemen die rijk zijn aan harde segmentenDe methode is gebaseerd op de methode van de methode van de methode van de methode.
• Soft-segment-dominante systemeneen minimaal effect van de microphase-separatie op de kristalgroei vertonen.

Gepolariseerde lichtmicroscopie en röntgenverspreiding tonen aan dat PBT-PTHF-copolymeren, afhankelijk van bloklengtes en kristalliseringsomstandigheden, sferulieten, dendrieten of kralenvormige netwerken vormen.Met nameDe rPET-afgeleide monomeren verhogen de kristallisatiesnelheid die wordt toegeschreven aan residuele katalysatoren in gerecycled tereftaalzuur, zonder de macroscopische morfologie te veranderen.

IV. Duurzaamheid en toekomstige richtingen

Aangezien monomeren op basis van fossiele stoffen binnen twee decennia zullen worden geëlimineerd, biedt dit werk een kader voor de ontwikkeling van circulaire TPE's met gebruikmaking van afval PET en biobased monomeren.Het vermogen om het kristalliseringsgedrag aan te passen door middel van blokcopolimerontwerp, waarbij gebruik wordt gemaakt van gerecyclede grondstoffen, biedt een schaalbaar model voor hoogwaardige duurzame materialen.