Трудно представить нашу повседневную жизнь без пластиков из полиолефинов. К сожалению, отсутствуют практические методы переработки полиолефинов. В журнале Angewandte Chemie исследовательская группа представила новый подход к созданию новых полиолефинов, которые можно химически деконструировать и повторно полимеризовать без потери качества. Секрет метода заключается в замаскированных двойных связях, введенных в полимерную цепь с помощью так называемой функциональной группы «троянского коня» в полимерной цепи.
Полиолефины — это стабильные, легкие, универсальные и недорогие пластмассы, состоящие из очень длинных углеводородных цепей. Однако их высокая стабильность и долговечность имеют недостаток: после использования полиолефины чрезвычайно устойчивы в окружающей среде. При механической переработке образуются продукты с худшими свойствами. Высокая химическая стабильность полиолефинов также препятствует химической деполимеризации с целью возврата мономеров.
Было бы более устойчиво иметь круговую экономику, основанную на альтернативных, химически перерабатываемых полиолефинах, которые можно было бы разобрать на более мелкие фрагменты, очистить и снова полимеризовать. Эти более мелкие фрагменты также с большей вероятностью поддаются биологическому разложению, если они случайно попадают в окружающую среду.
В отличие от обычных полиолефинов такие полимерные цепи должны содержать расщепляемые функциональные группы. Команда под руководством Джеффри У. Коутса из Корнельского университета сделала еще один шаг в этом направлении. Их новый подход основан на небольшом количестве ненасыщенных связей, встроенных в полиолефиновые цепи с помощью защитной группы «троянский конь».
Для этого команда полимеризует этилен в полиэтилен в присутствии специального циклического сомономера (оксанорборнадиена). Нагревание сополимера заставляет троянского коня «открываться»; затем кольца расщепляются ретро-реакцией Дильса-Альдера, оставляя после себя двойную связь в полимерной цепи. Расстояние между двойными связями в основной цепи полимера можно контролировать, изменяя количество сомономера в сырье.
В реакции, известной как кросс-метатезис олефинов, цепи расщепляются по двойным связям и присоединяются к другой молекуле (2-гидроксиэтилакрилата), образуя более мелкие цепи с реакционноспособными группами на концах. Затем эти макромономеры снова соединяются вместе, образуя ПЭ с небольшим количеством сложноэфирных связей.
С помощью этого метода команда смогла получить полимеры с термическими и механическими свойствами , соответствующими полиэтилену высокой плотности (HDPE), очень важному и широко используемому пластику. В отличие от ПЭВП, новый материал имеет сложноэфирные связи вдоль основной цепи полимера. При переработке полимерные цепи могут быть химически расщеплены по сложноэфирным связям для регенерации исходных макромономеров. После очистки их можно повторно полимеризовать без потери качества.
