Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Разработан метод переработки нейлона-6 путем разъединения полимерных цепей

Разработан метод переработки нейлона-6 путем разъединения полимерных цепей
Разработан метод переработки нейлона-6 путем разъединения полимерных цепей

Нейлон-6 — прочный, не поддающийся биологическому разложению пластик, который нельзя перерабатывать обычными методами. Новый способ был представлен командой из США в журнале Angewandte Chemie International Edition .

С помощью легкодоступного тризамидо-катализатора лантана нейлон-6 можно деполимеризовать высокоселективно, почти количественно, без растворителя и при умеренных температурах для извлечения мономера, ε-капролактама. Мономеры удаляются последовательно с одного конца полимера, подобно тому, как жемчуг вырывается из цепи.

Нейлон – это ткань, из которой изготавливаются чулки. Это также предпочтительный материал для многих областей применения, включая автомобилестроение, упаковку, инфраструктуру, текстиль и рыболовство. Его полезные свойства, такие как эластичность, химическая стойкость, высокая прочность на растяжение и высокая стойкость к истиранию, препятствуют его биоразлагаемости. Брошенные нейлоновые рыболовные сети, например, составляют около 10% пластиковых отходов в океанах.

В промышленных масштабах вариант Nylon-6 производится путем полимеризации ε-капролактама с раскрытием кольца в масштабе 5 миллионов тонн в год. По прогнозам, к 2026 году объем рынка достигнет 21,5 миллиарда долларов. Соответственно растут и кучи мусора, увеличивая опасность для окружающей среды и нашего здоровья. Кроме того, производство нейлона-6 имеет большой выброс CO 2 .

Мономер, ε-капролактам, производится из ископаемого сырья в ходе дорогостоящего многоэтапного процесса. Его рекультивация позволит сохранить ресурсы и сэкономить на производственных затратах и ​​энергии. Таким образом, существует высокий спрос на нейлон-6 в экономике замкнутого цикла.

В то время как переработка некоторых других пластиков медленно набирает обороты, нейлон-6 очень трудно перерабатывать. Расплавить его для придания новой формы невозможно, так как он частично разлагается при необходимых высоких температурах. Сжигание его для производства энергии также невозможно, потому что он образует токсичные соединения, такие как цианистый водород . Предыдущие методы химической переработки оказались слишком сложными и неэффективными или требуют проблемных химикатов.

Группа под руководством Йоси Кратиша и Тобина Дж. Маркса из Северо-Западного университета и Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии разработала новый эффективный каталитический процесс переработки нейлона-6.

Нейлон-6 деполимеризуется в ε-капролактам с селективностью более 95% и выходом более 90% — без растворителей или токсичных химикатов и при сравнительно мягкой температуре 240 °C. Не мешают примеси полиэтилена, полипропилена или полиэтилентерефталата.

Успех команды основан на катализаторе на основе коммерчески доступных тризамидокомплексов редкоземельных металлов. Наибольшую каталитическую активность показал комплекс лантана. Экспериментальные данные и расчеты предполагают новый механизм реакции. На первом этапе ион водорода удаляется с концевой амидной связи N–H, и катализатор ковалентно связывается с полимером. Впоследствии звенья ε-капролактама отщепляются от конца цепи одно за другим в процессе злословия.

Теги: пластик, полимеры

В тренде