Wissenschaftler verwandeln Kunststoffabfälle in hochwertige, nachhaltige Elastomere

Die globale Herausforderung von Kunststoffabfällen, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET) aus Einwegprodukten, die jährlich Millionen Tonnen produzieren,Die Kommission hat ihre Bemühungen verstärkt, diese Abfälle durch "Upcycling" in hochwertigere Materialien umzuwandeln."Dieser Artikel untersucht das wissenschaftliche und industrielle Potenzial chemisch recycelter semi-aromatischer Polyester, insbesondere Terephthalic-Säure, die aus recyceltem PET (rPET) mit geringem Wert gewonnen wird.für die Synthese fortgeschrittener thermoplastischer Elastomere (TPE).

I. Recycling von Polyesterabfällen und Entwicklung von hochwertigen Materialien

Der weltweite PET-Abfall aus Flaschen und Verpackungen erfordert wirtschaftlich tragfähige Recyclingstrategien, die in drei Ansätze eingeteilt werden:

• Primäres Recycling:Wiederverarbeitung von Polymeren allein oder gemischt für Nebenprodukte mit geringeren Leistungsanforderungen.
• Sekundärverwertung:thermische/physikalische Wiederaufbereitung zu neuen Produkten.
• Recycling im tertiären Bereich:Depolymerisation durch Pyrolyse oder chemische Methoden zur Rückgewinnung von Monomeren.

Die gesetzgeberischen Anforderungen an Nachhaltigkeit haben Innovationen im PET-Upcycling angetrieben.Die Forschung konzentriert sich auf die Rückgewinnung von Terephthalic-Säure aus rPET und die Optimierung von Verfahren zur Kombination mit biobasierten Monomeren (e.z.B. Ethylenglycol, Butandiol oder Furanderivate) und Polyether (PEG, PTHF) zur Herstellung kommerziell tragfähiger Materialien.

II. PBT-PTHF-Blockkopolymere als TPE der nächsten Generation

Die aus rPET abgeleitete Terephthalicsäure kann Dimethylterephthalat (DMT) bei der Synthese von Polybutylenterephthalat (PBT) als harte Segmente für TPE ersetzen.Diese Blockkopolymere kombinieren kristalline harte Segmente (für thermische Stabilität) mit weichen amorphen Segmenten (für Niedertemperaturflexibilität), die Anwendungen in der Automobilindustrie und in Konsumgütern ermöglichen.

In dieser Studie wird ein einstufiges Verfahren eingeführt, bei dem rPET mit 1,4-Butanediol (BDO) in Gegenwart von PTHF reagiert, um direkt PBT-PTHF-Block-Copolymere zu bilden.Während PBT-basierte TPE aufgrund einer schnelleren Kristallisation als PET-basierte Alternativen in technischen Anwendungen dominieren, die Struktur-Eigenschaften-Beziehungen in Systemen mit rPET-abgeleiteten Monomeren bleiben unerforscht.

III. Mikrostrukturelle Steuerung und Phasenverhalten

Eine fortgeschrittene Charakterisierung zeigt, wie sich die Zusammensetzung auf die Kristallisation auswirkt:

• Systeme mit hohem Segmentanteildie Phase trennt sich stark und beeinflusst die Kristallisierungskinetik und bildet lamelläre Strukturen.
• Soft-Segment-dominante Systemedie Auswirkungen der Mikrophasentrennung auf das Kristallwachstum sind minimal.

Polarisierte Lichtmikroskopie und Röntgenstreuung zeigen, dass PBT-PTHF-Copolymere in Abhängigkeit von Blocklängen und Kristallisierungsbedingungen Spheruliten, Dendriten oder perlenartige Netze bilden.Insbesondere, rPET-abgeleitete Monomere erhöhen die Kristallisierungsraten, die auf Restkatalysatoren in recyceltem Terephthalicsäure zugeschrieben werden, ohne die makroskopische Morphologie zu verändern.

IV. Nachhaltigkeit und Zukunftsrichtung

Da Monomere auf fossiler Basis innerhalb von zwei Jahrzehnten auslaufen werden, bietet diese Arbeit einen Rahmen für die Entwicklung von kreisförmigen TPE mit Abfall-PET und biobasierten Monomeren.Die Fähigkeit, das Kristallisierungsverhalten durch Block-Copolymer-Design anzupassen, bietet ein skalierbares Modell für leistungsfähige nachhaltige Materialien, während es recycelte Rohstoffe nutzt.