Технологія 3D-друку розширює можливості для проектування матеріалів та виробництва пластикових компонентів. Однак, існує брак полімерів , які відповідають високим вимогам до продуктивності та підлягають переробці. У журналі Angewandte Chemie дослідницька група представляє новий клас полімерів, так звані політіоенони, які піддаються механічній та хімічній переробці та придатні для процесів 3D-друку. Вони також демонструють кращі механічні властивості, ніж звичайні поліолефіни. Секрет їхнього успіху полягає в спеціальному кільцеподібному будівельному блоці.
Використовуючи цифрові моделі, складні структури можна точно створювати шар за шаром за допомогою 3D-друку. Величезна адаптивність та можливості швидкого прототипування відкривають нові перспективи в таких галузях, як біомедична інженерія, автомобільне виробництво та дизайн споживчих товарів. У 3D-друку методом плавлення ниток (FFF) волокнистий термопластичний матеріал екструдується через гаряче сопло, де він плавиться, і наноситься шар за шаром, доки не буде створено бажаний тривимірний компонент – з мінімальними відходами матеріалу. Недоліком є відсутність відповідних полімерів, які можна переробити. Хімічно перероблювані полімери, які можна розкласти на їхні будівельні блоки (мономери) після використання та реполімеризувати, допомогли б зменшити екологічні проблеми, спричинені стійкими пластиковими відходами, та зберегти викопні ресурси.
Синтез нових термопластичних полімерів з покращеною придатністю до переробки залежить від розробки відповідних мономерів. Команда під керівництвом Вілла Р. Гутекунста та Г. Джеррі Ці з Технологічного інституту Джорджії (Атланта, США) розробила нове сімейство мономерів: циклічні тіоенони (ЦТЕ). Це кільця, що складаються з семи атомів вуглецю та одного атома сірки, містять подвійний зв'язок C=C та карбонільну групу (C=O). Їх можна легко модифікувати, додаючи різні бічні групи. Розкриваючи кільце, їх можна полімеризувати, додаючи мономери один за одним до зростаючого полімерного ланцюга за допомогою тіа-реакції Міхаеля. Ця реакція є оборотною, що дозволяє деполімеризувати отримані політіоенони (ПЦТЕ).
Особливий інтерес викликав PCTE-Ph, полімер, синтезований з мономерного варіанту з ароматичним шестичленним кільцем (фенільним кільцем) як бічною групою. PCTE-Ph – це термостабільний термопластик з чудовими механічними властивостями, який можна модифікувати наповнювачами та барвниками, а також обробляти звичайними методами. Новий матеріал особливо добре підходить для 3D-друку. Надруковані компоненти можна механічно переробляти шляхом простого плавлення та повторної обробки матеріалу, зберігаючи його сприятливі властивості, такі як міцність на розрив та термостабільність. Крім того, його можна каталітично розщепити назад на вихідні мономери з виходом 90%. Відновлені мономери потім доступні для подальших циклів полімеризації.
Оригінальна публікація
також читати
Інвазивні водяні гіацинти перетворюються на біорозкладні рослинні горщики | Pugnalom
Дослідники розробили біорозкладний пластик на основі водоростей | Pugnalom
