Epoxyharpikser er belægninger og klæbemidler, der bruges i en bred vifte af velkendte applikationer, såsom konstruktion, teknik og fremstilling. Imidlertid udgør de ofte en udfordring for at genbruge eller bortskaffe ansvarligt.
For første gang udviklede et team af forskere, inklusive dem fra University of Tokyo, en metode til effektivt at genvinde materialer fra en række epoxy -produkter til genbrug ved hjælp af en ny solid katalysator. Arbejdet er blevet offentliggjort i Naturkommunikation.
Der er en stor chance for, at du er omgivet af epoxyforbindelser, når du læser dette. De bruges i elektroniske enheder på grund af deres isolerende egenskaber; tøj såsom sko på grund af deres bindingsegenskaber og fysisk robusthed; bygningskonstruktion af samme grund; og selv i flyselegninger og vindmølleblader for deres evne til at indeholde stærke materialer såsom kulstoffibre eller glasfibre.
Det er svært at overdrive vigtigheden af epoxyprodukter i den moderne verden. Men for alle deres anvendelser har de uundgåeligt en ulempe: epoxyforbindelser er i det væsentlige plast og viser sig at være vanskelige at håndtere efter deres anvendelse eller i slutningen af et epoxy-indeholdende produkt.
“For eksempel at nedbryde fiberforstærket plast, måske brugt i flysdele, har du brug for høje temperaturer over 500 grader celsius eller stærke syre- eller basisforhold. Disse ting har en energiomkostning, og de barske forhold kan skade fibrene Og ting, du måske prøver at komme sig, “sagde lektor Xiongjie Jin ved University of Tokyo.
“For at håndtere dette problem viser en relativt ny proces kaldet katalytisk hydrogenolyse løfte, men eksisterende katalysatorer for dette er ikke genanvendelige, da de opløses i det opløsningsmiddel, hvor epoxy -nedbrydningen finder sted. Så vi skabte en ny solid katalysator, der let er. Gendanbar og genanvendelig. “
Jin og professor Kyoko Nozaki, både fra Institut for Kemi og Bioteknologi, og deres team udviklede en effektiv og robust katalysator til at nedbryde epoxyforbindelser til kulstoffibre, glasfibre og phenoliske forbindelser, som er vigtige råmaterialer i den kemiske industri.
Katalysatoren omtales som bimetallisk, da den bruger to metaller, nikkel og palladium, som understøttes på ceriumoxid og arbejder sammen for at formidle reaktioner mellem epoxyharpikser og brintgas.
Selvom reaktionstemperaturen skal være på omkring 180 grader Celsius, er energibehovet langt lavere end dem, der er nødvendige for at skabe 500-graders forhold, og de lavere temperaturer betyder, at genvundne materialer kan genbruges.
“Vi var glade for at se eksperimentelle resultater, der tæt matchede vores forventninger til, hvordan denne proces ville fungere, men vi blev pænt overrasket, da vi indså, at katalysatoren kunne genbruges mindst fem gange uden nogen reduktion i dens præstation,” sagde Jin.
“Da vores katalysator er effektiv til at spalte carbon-iltbindinger, med ændring, kan det muligvis endda fungere med anden plast, da de også indeholder disse obligationer.”
Holdet er nu ivrig efter at udforske måder at forbedre sine metoder og materialer på, da det stadig kan tage en vis udvikling for at gøre det til en mere kommercielt levedygtig mulighed.
“Selvom vores katalysator ikke kræver så høje temperaturer, er der stadig plads til forbedring af miljøpåvirkningen af det opløsningsmiddel, vi i øjeblikket bruger,” sagde Nozaki.
“Vi vil også gerne nedbringe omkostningerne ved at finde en katalysator, der ikke indeholder et ædle metal, såsom palladium. Det kan også være muligt at øge området af materialer, der kan gendannes fra forskellige epoxyforbindelser, hvilket reducerer miljøomkostningerne af Disse utroligt alsidige og nyttige plastik. “