Коммерческие полиметакрилаты удалось деполимеризовать до исходных мономеров

Химики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) разработали способ деполимеризации полиметакрилатов при 180–230 °C без растворителей и облучения. Метод позволяет перерабатывать в том числе коммерческие материалы с полностью углеродной основной цепью, не содержащие специально введённых для последующего разложения фрагментов. Работа опубликована в Nature Chemistry.

Химический рециклинг таких полимеров представляет сложную задачу из-за высокой устойчивости связей C–C в основной цепи. Один из способов вернуть полиметакрилаты к исходным мономерам — пиролиз при температурах около 450 °C. Более мягкие методы существуют, но зачастую требуют заранее вводить в полимер специальные концевые группы или сомономеры либо проводить деполимеризацию в сильно разбавленных растворах.

Авторы новой работы пошли другим путём. К полимеру добавляли небольшое количество N-гидрокситетрахлорфталимида (TCNHPI), который при нагревании запускает перенос атома водорода непосредственно с основной цепи полимера. В результате в основной цепи образуется радикал, цепь разрывается, а образовавшиеся радикальные концы начинают последовательно отщеплять молекулы мономера. Благодаря тому, что реакция запускается внутри цепи, её эффективность практически не зависит от природы концевых групп.

Метод проверили на полимерах, полученных анионной, свободнорадикальной и контролируемой радикальной полимеризацией. Он работал и с полимерами с молекулярной массой более 10⁶ Да. В зависимости от материала доля регенерированного мономера превышала 90%, а в отдельных экспериментах деполимеризация была практически количественной.

Затем исследователи перешли от модельных образцов к коммерческому оргстеклу Plexiglas разных цветов, содержащему красители, пластификаторы и другие добавки. Его удалось деполимеризовать примерно на 90%. В опыте с 5 г синего Plexiglas после перегонки получили метилметакрилат высокой чистоты с выходом 90%.

Более низкая температура позволяет перерабатывать и материалы, для которых обычный пиролиз проблематичен. Например, авторы испытали композиты ПММА с гидроксидом алюминия, который при 450 °C разлагается с выделением воды и приводит к образованию побочных продуктов. При 180 °C Al(OH)₃ оставался стабильным, а полимерную составляющую удавалось деполимеризовать.

Пока метод продемонстрирован только в лабораторном масштабе. Однако принципиальное отличие работы заключается в том, что для химического рециклинга не требуется заранее вводить в полимер специальные концевые группы или сомономеры: реакцию запускают непосредственно в основной углеродной цепи уже существующих полиметакрилатов. Авторы считают, что подход потенциально можно адаптировать к существующему оборудованию для пиролиза, однако возможность промышленного масштабирования ещё предстоит проверить.

#хиа_наука

👍👍👍— главные новости из мира химии
MAX | ВК | Дзен | Сайт