A 3D nyomtatási technológia kibővíti az anyagtervezés és a műanyag alkatrészek gyártásának lehetőségeit. Azonban hiány mutatkozott azokból a polimerekből , amelyek megfelelnek a magas teljesítménykövetelményeknek, és egyben újrahasznosíthatók is. Az Angewandte Chemie folyóiratban egy kutatócsoport most bemutat egy új polimerosztályt, az úgynevezett politioenonokat, amelyek mechanikailag és kémiailag újrahasznosíthatók, és alkalmasak 3D nyomtatási folyamatokra. Emellett jobb mechanikai tulajdonságokkal is rendelkeznek, mint a hagyományos poliolefinek. Sikerük titka egy speciális gyűrű alakú építőelemben rejlik.
Digitális modellek segítségével összetett szerkezetek építhetők rétegről rétegre precízen 3D nyomtatással. A hatalmas alkalmazkodóképesség és a gyors prototípus-készítési képesség új perspektívákat nyit olyan területeken, mint a biomedicinális mérnöki tudományok, az autóipar és a fogyasztási cikkek tervezése. A fused Filament Fabrication (FFF) 3D nyomtatás során egy szálas, hőre lágyuló műanyagot extrudálnak egy forró fúvókán keresztül, ahol megolvad, majd rétegről rétegre viszik fel, amíg a kívánt háromdimenziós komponens létre nem jön – minimális anyaghulladékkal. Hátránya a megfelelő, újrahasznosítható polimerek hiánya. A kémiailag újrahasznosítható polimerek, amelyek felhasználás után építőelemeikre (monomerekre) bonthatók és újrapolimerizálhatók, segítenének csökkenteni a makacs műanyaghulladék okozta környezeti problémákat és megőrizni a fosszilis erőforrásokat.
Az új, továbbfejlesztett újrahasznosíthatóságú hőre lágyuló polimerek szintézise a megfelelő monomerek tervezésétől függ. A Will R. Gutekunst és H. Jerry Qi vezette kutatócsoport a Georgia Institute of Technology-ban (Atlanta, USA) most egy új monomercsaládot fejlesztett ki: a ciklikus tioenonokat (CTE-ket). Ezek hét szénatomból és egy kénatomból álló gyűrűk, amelyek egy C=C kettős kötést és egy karbonilcsoportot (C=O) tartalmaznak. Különböző oldalcsoportok hozzáadásával könnyen módosíthatók. A gyűrű felnyitásával polimerizálhatók a monomerek egyenkénti hozzáadásával a növekvő polimerlánchoz tia-Michael addíción keresztül. Ez a reakció reverzibilis, lehetővé téve a kapott politioenonok (PCTE-k) depolimerizációját.
Különösen érdekes volt a PCTE-Ph, egy olyan polimer, amelyet a monomer variánsból szintetizáltak, amelynek oldallánca egy aromás hattagú gyűrű (fenilgyűrű). A PCTE-Ph egy hőstabil hőre lágyuló műanyag, kiváló mechanikai tulajdonságokkal, amely töltőanyagokkal és színezékekkel módosítható, és hagyományos módszerekkel feldolgozható. Az új anyag különösen alkalmas 3D nyomtatásra. A nyomtatott alkatrészek mechanikusan újrahasznosíthatók az anyag egyszerű megolvasztásával és újrafeldolgozásával – megőrizve kedvező tulajdonságait, például szakítószilárdságát és hőstabilitását. Alternatív megoldásként katalitikusan visszabontható az eredeti monomerekre 90%-os hozammal. A visszanyert monomerek ezután további polimerizációs ciklusokhoz rendelkezésre állnak.
Eredeti kiadvány
Olvassa el
Az invazív vízijácintokból biológiailag lebomló növénycserepek lesznek | Pugnalom
Kutatók biológiailag lebomló, alga alapú műanyagot fejlesztettek ki | Pugnalom
