KunststofenRubber.nl

Polyurethaan in enkele uren afbreken tot alcoholmonomeren

27 augustus 2019 om 12:35 uur - SAN DIEGO

Morado (l) en Zimmerman van de University of Illinois

Het afbreekbare polyurethaan materiaal (paarse strip) zwelt op en lost dan op in zuur gemend met een organisch oplosmiddel (linker buisje op beide foto's) maar niet als het wordt geplaatst in zuur water (rechter buisje). Foto: Steven Zimmerman en Ephraim Morado

Wetenschappers in Amerika hebben een mogelijke oplossing gevonden voor afvalpolyurethaan door een methode te ontwikkelen om het polyurethaan afbreekbaar te maken.


Aan het einde van de levenscyclus van het product kan de polymeer gemakkelijk worden ontbonden in ingrediënten voor bijvoorbeeld superlijm. Het materiaal kan ook worden gebruikt om microscopische capsules te maken die biociden kunnen bevatten en kunnen openen om die vrij te laten.  "Per dag worden miljoenen tonnen polyurethaan geproduceerd om overal te worden gebruikt in schuimen, plastics, schoenen, isolatie en allerlei andere producten", aldus doctoraalstudent Ephraim Morado van de universiteit van Illinois. "Maar deze producten en dus materialen worden meestal weggegooid als de producten niet meer worden gebruikt. Het afval wordt gestort of verbrand wat een heleboel energie kost en giftige bijproducten kan genereren. Als alternatief willen wij een volgende generatie polyurethaan ontwikkelen die gemakkelijk degradeert en opnieuw kan worden ingezet voor een nieuw commercieel materiaal zoals lijm of verf."

 

Hydroxyacetaal

Er zijn veel mensen op de wereld bezig met recycling om materialen af te breken naar hun oorspronkelijke vorm om er weer nieuw materiaal van te maken. Hoofdonderzoeker Steven Zimmerman: "We kiezen een heel andere aanpak waardoor de industrie mogelijk op de korte termijn meer geïnteresseerd is om het te kopen omdat het gemakkelijker en goedkoper is. "We proberen onze polymeren af te breken tot  startmateriaal dat bekend is in de industrie." Het belangrijkste verschil tussen standaard polyurethaan en Morado's versie is het invoegen van hydroxyacetaal  als een van de monomeren naast de traditionele monomeren. Het team van Zimmerman had eerst een speciale jodium bevattende acetaal gebruikt om afbreekbare polymeren te maken en polyacrylamide gel.  Hierin kon de polymeer worden opgelost in licht zuur water. Morado vond een nieuw type van acetaal uit voor in zijn polyurethaan zodat hij de polymeer kon oplossen zonder water. Na maanden van onderzoek ontdekte hij dat een oplossing met trichloorazijnzuur in dichloormethaan, een organisch oplosmiddel, de polyurethaan op kamertemperatuur zou kunnen oplossen in slechts drie uur tijd - in tegenstelling tot de typische verbrandingsmethode die meer dan 750 graden Celcius  behoeft om de vorming van giftige gassen te voorkomen. Anders dan water zorgt dichloormethaan voor zwelling van het materiaal die het voor het zuur mogelijk maakt de ruggengraat van de polyurethane molecuulketen te breken op plekken waar de acetaalgroepen zitten. Degradatie maakt  alcoholmonomeren vrij die dan kunnen worden gebruikt om nieuwe producten te maken zoals lijm die net zo goed presteert als superlijmen.

 

Licht

Morado creëerde ook acetaal bevattende polyurethanen die kunnen worden getriggerd te degraderen als ze worden blootgesteld aan licht. Hij gebruikt deze materialen om microcapsules te maken die herbicides of zelfs biocides kunnen bevatten om bijvoorbeeld zeepokken en andere organismen te doden die aan scheepshuiden plakken. Hij en Zimmerman ontwikkelden ook lijmen die oplossen als ze worden behandeld met slechts enkele druppels zuur in een dichloormethaan oplosmiddel.

 

Focus op ...

Agenda

27 februari 2020, Online

Webinar Sustainable Chemical PET & Polyester Recycling

Polymer Comply Europe (PCE) will be having its next Live Webinar on the Sustainable Chemical PET &...

3 maart 2020, Parijs, Frankrijk

JEC World 2020

Composites solutions and innovations for all markets. Meet with decision-makers from the whole value...

3 maart 2020, Darmstadt, Duitsland

Forum Plastic Recyclates

The 2nd Forum Plastic Recyclates focuses on increasing the quality and improving materials for recyclates...

Meer agendapunten »