Politiyoenonlar: Sentetik Polimerler İçin Döngüsel Ekonomiye Doğru Bir Adım

Dijital modelleme kullanılarak, 3D yazıcılarla karmaşık yapılar katman katman hassas bir şekilde inşa edilebilir. Geniş özelleştirme imkanları ve hızlı prototipleme, biyomedikal mühendislik, otomotiv üretimi ve tüketici ürünleri tasarımı gibi alanlarda yeni olanaklar sunmaktadır. Eriyik filament imalatı (FFF) süreciyle yapılan 3D baskıda, iplik benzeri bir termoplastik malzeme sıcak bir nozuldan geçirilerek eritilir. Daha sonra, istenen üç boyutlu bileşen oluşturulana kadar katmanlar halinde uygulanır; üstelik minimum malzeme israfı ile. Ancak, bu yöntemin en büyük dezavantajı, geri dönüştürülebilir uygun polimerlerin eksikliğidir. Kimyasal olarak geri dönüştürülebilen polimerler, yapı taşları olan monomerlere ayrılıp yeniden polimerleştirilebilir. Bu özellik, uzun ömürlü plastik atıkların neden olduğu çevresel sorunların azaltılmasına ve fosil kaynaklı hammaddelerin korunmasına yardımcı olabilir.

Gelişmiş geri dönüştürülebilirliğe sahip yeni termoplastik polimerlerin sentezi, uygun monomerlerin tasarımıyla başlar ve biter. Georgia Teknoloji Enstitüsü'nde (Atlanta, ABD) Will R. Gutekunst ve H. Jerry Qi liderliğindeki bir ekip şimdi yeni bir monomer ailesi geliştirdi: yedi karbon atomu ve bir kükürt atomundan oluşan halkalar olan siklik tiyoenonlar (CTE). Halkalar bir C=C çift bağı ve bir karbonil grubu (C=O) içerir ve farklı yan grupların eklenmesiyle kolayca modifiye edilebilir. Monomerler, monomerlerin büyüyen zincirin ucuna birer birer eklendiği bir halka açma reaksiyonu yoluyla polimerize edilebilir. Thia-Michael eklenmesi olarak bilinen bu reaksiyon tersinirdir, yani elde edilen politiyoenonlar (PCTE) başlangıç monomerine geri depolimerize edilebilir.

Sentezlenen polimerlerden biri olan PCTE-Ph'nin özellikle ilgi çekici olduğu kanıtlandı. Yan grubu olarak aromatik altı üyeli karbon halkasına (fenil halkası) sahip bir CTE-monomerinden yapılmıştır. PCTE-Ph, olağanüstü mekanik özelliklere sahip termal olarak kararlı bir termoplastiktir. Renklendiriciler ve dolgu maddeleri dahil edilebilir ve alışılagelmiş yöntemlerle işlenebilir. Bu yeni malzeme özellikle 3D baskı için çok uygundur. Bu malzemeyle basılan bileşenler, çekme mukavemeti ve termal kararlılık gibi avantajlı özelliklerini korurken, malzemenin eritilmesi ve tekrar işlenmesi yoluyla mekanik olarak geri dönüştürülebilir. Buna ek olarak, %90 verimle katalitik olarak başlangıçtaki monomere geri depolimerize edilebilir. Bu geri kazanılmış monomer daha sonra ek polimerizasyon turları için kullanılabilir.

KAYNAK: https://www.chemeurope.com/en/news/1185575/recyclable-plastic-for-the-printer.html