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リサイクル可能なプラスチック

29.04.2018

アメリカの化学者は、機械的特性と熱安定性の点で現代のプラスチックに劣らないポリマー材料を合成しました。その利点は、この材料を制御された方法でリサイクルし、分解して個々のモノマーに戻すことができることです。このようにして得られたモノマーは、新たな重合に適しており、それによってそのような材料を繰り返し使用することができる。

最新のプラスチックの主な利点の XNUMX つは、外部の機械的負荷やわずかな温度変化に対する耐久性と耐性です。しかし、プラスチックの化学的および機械的特性が時間の経過とともにあまり変化しないという事実は、明らかにマイナスの結果をもたらします。

プラスチックの持続可能性のために、リサイクルがほとんど不可能であり、その結果、プラスチックは徐々に地球を汚染し、海に蓄積し、海洋生態系の生命を妨害します. したがって、現代化学の重要な課題は、一方では必要な物理的特性を持ち、他方では容易にリサイクルでき、その後再利用できるようなポリマー材料を探すことです。

Eugene Y.-X. Chen の指導の下、コロラド大学のアメリカ人化学者は、物理的特性 (密度、弾性、熱安定性) を現代のプラスチックのレベルで持ち、再利用できる新しいタイプのポリマー材料を合成しました。重合と逆解重合反応のサイクル。この化合物のモノマーは、γ-ブチロラクトンに基づく分子であり、XNUMX つの炭素原子がさらにトランス構造の環状構造に結合されています。このようなモノマーは、市販の試薬から XNUMX 段階合成を使用して非常に簡単に大量に取得できます。

その後のモノマーの重合も非常に簡単です。室温で非常に少量の触媒 (0,5 モルパーセント以下) を使用し、わずか数分で完了します。この場合、２つの異なるタイプの触媒を使用することができる。それらのいずれかの選択に応じて、1 種類のポリマーのいずれかが形成されます: 線状構造または環状構造。線状ポリマーの平均分子量は 80 ～ XNUMX メガダルトンの範囲で、環状ポリマーの平均分子量は約 XNUMX キロダルトンでした。

分子量、熱安定性、機械的特性などのすべての特性において、両方のタイプのポリマーが現在使用されているタイプのプラスチックに非常に近いことが判明しました (さらに、各ポリマーは 190 つのキラル構造で存在できますが、ラセミ混合物は50つのエナンチオマーのうち、最高の特性がありました)。したがって、環状ポリマーと線状ポリマーの両方のラセミ体の融解温度は摂氏約 2,7 度、ガラス転移温度は摂氏約 XNUMX 度、弾性率は約 XNUMX ギガパスカルであり、これは現代のプラスチックの性能に匹敵します。材料、例えば生分解性ポリラクチド。

科学者たちは、合成されたポリマーの主な利点を、塩化亜鉛の存在下で摂氏300度を超える温度での熱分解、またはより穏やかな温度（摂氏約120度）での熱分解によって実行できる、解重合を使用した複数の処理の可能性と呼んでいますZnCl2。分解反応の収率は約 97% でした。解重合中に形成されたモノマーは、その特性が初期状態と変わらず、再利用して目的のポリマー材料を得ることができます。

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