A Bayreuthi Egyetem kutatóinak most sikerült fenntarthatóbbá tenniük a műanyagokat az olajfinomítókból származó kéntartalmú hulladék segítségével. Olyan módszert fejlesztettek ki, amellyel az úgynevezett dinamikus kénkötések könnyen beépíthetők a poliészterbe. Erről az „Angewandte Chemie” című folyóiratban számoltak be.
A dinamikus kötések olyan kémiai kötések, amelyek könnyen nyithatók és zárhatók, ami fontos a fenntartható anyagok esetében. Ez lehetővé teszi az anyag javítását vagy átalakítását anélkül, hogy azt különálló részekre kellene bontani. E kötések fellazulását és újraképződését gyakran egy úgynevezett katalizátorral irányítják: ez egy olyan segédanyag, amely gyorsabbá vagy könnyebbé teszi a kémiai reakciót. Az olajfinomításból származó hulladéktermék, az elemi kén ilyen dinamikus kötéseket tartalmaz, a dinamikus kénkötéseket azonban nehéz beépíteni a poliészterekbe. Prof. Dr. Alex Plajer, a Bayreuthi Egyetem makromolekuláris kémia junior professzora által vezetett kutatócsoportnak most egy újonnan kifejlesztett módszerrel sikerült dinamikus kénkötéseket bevinnie a poliészterekbe.
A módszerhez az elemi kén mellett epoxidokra, a kémiai kiindulási anyagok egy gyakori elemére van szükség. A kutatók felfedezték, hogy számos különböző típusú epoxid használható, köztük például olyanok, amelyeket az iparban gyakran használnak, vagy részben természetes anyagokból nyerhetők. Ez azt jelenti, hogy a keletkező polimerek tulajdonságait célzottan lehet befolyásolni – például azt, hogy kemények vagy lágyak legyenek, vagy hogy milyen hőmérsékleten viselkedjenek üvegszerűen.
Ehhez a lítium-alkoholát egy egyszerű katalizátor, amely a poliészterek előállításához használnak. A lítium-alkoholát könnyen előállítható, könnyen kezelhető laboratóriumban és mivel a katalízis viszonylag enyhe körülmények között zajlik, az energiát takarít meg és csökkenti a költségeket.
„Izgalmas módon felfedeztük, hogy a kén bevonása – különösen az úgynevezett S8 gyűrű – felgyorsítja a dinamikus kötés beépítésének reakcióját. A keletkező polimer bizonyos részei támogatják a katalízis folyamatát. Ez egy meglehetősen szokatlan mechanizmus” – mondja Plajer.
A dinamikus kénkötéssel képződött poliészterek elég stabilak ahhoz, hogy később módosítani lehessen őket. További kémiai reakciók révén az anyag például térhálósítható – így ragasztóanyagként újra felhasználható -, illetve hővel feldolgozható vagy savval lebontható.
A tanulmányt a Német Vegyipari Szövetség, a Daimler és Benz Alapítvány és a Német Kutatási Alapítvány finanszírozta.
Forrás: Universität Bayreuth
