Американські хіміки синтезували полімерний матеріал, за своїми механічними властивостями і термічної стійкості не поступається сучасним пластмасам, але, на відміну від них, його можна контрольовано переробляти, розбираючи назад на окремі мономери. Отримані при цьому мономери годяться для нової полімерізації, за рахунок чого такий матеріал можна використовувати багаторазово, пишуть вчені в.
Одна з основних переваг сучасних пластмас - їх довговічність і стійкість по відношенню до зовнішніх механічних навантажень і невеликих змін температури. Однак той факт, що у пластику з часом практично не змінюються хімічні та механічні властивості, має очевидні негативні наслідки. Саме через стійкість пластик практично неможливо переробити, в результаті чого він поступово забруднює планету, накопичується в океані і втручається в життя морських екосистем. Тому важливим завданням сучасної хімії є пошук таких полімерних матеріалів, які з одного боку мають потрібні фізичні властивості, а з іншого - можуть бути легко перероблені, після чого їх можна буде використовувати повторно.
Американські хіміки з Університету штату Колорадо під керівництвом Юджина Чена (Eugene Y.-X. Chen) синтезували новий тип полімерного матеріалу, який володіє фізичними властивостями - щільністю, пружністю і термічною стійкістю - на рівні сучасних пластмас і при цьому може бути багаторазово використаний за рахунок циклу реакцій полімеризації і зворотної деполімеризації. Мономером цього з'єднання стала молекула на основі гамма-бутиролактону, в якій два з атомів вуглецю додатково пов'язані в циклічну структуру в транс-конформації. Отримати такий мономер можна досить легко і у великих кількостях за допомогою двостадійного синтезу з доступних у продажу реактивів.
Подальша полімерізація мономеру відбувається теж досить легко: при кімнатній температурі з використанням зовсім невеликої кількості каталізатора (не більше одного мольного відсотка) і всього за кілька хвилин. Ви можете використовувати два різні типи каталізаторів. Залежно від вибору одного з них буде утворюватися один з двох типів полімерів: з лінійною або циклічною структурою. Середня молекулярна маса лінійних полімерів становила від 0,5 до 1 мегадальтона, а циклічних полімерів - близько 80 кілодальтон.
За всіма своїми характеристиками - молекулярною масою, термічною стійкістю і механічними властивостями обидва типи полімеру виявилися дуже близькими до використовуваних зараз видів пластику (при цьому кожен з полімерів може існувати в двох хіральних конформаціях, проте найкращими властивостями володіла рацемічна суміш двох енантіомерів). Так, температура плавлення рацематів як циклічного, так і лінійного полімеру склала близько 190 градусів Цельсія, температура скловування - близько 50 градусів Цельсія, а модуль упругості - близько 2,7 гігапаскалю, що можна порівняти з показниками сучасних пластикових матеріалів, наприклад, біорозкладного полілактиду.
Основною гідністю синтезованого полімеру вчені називають можливість його багаторазової переробки за допомогою деполімеризації, яку можна проводити або за допомогою термолізу при температурах вище 300 градусів Цельсія, або при більш помірних температурах (близько 120 градусів Цельсія) в присутності хлориду цинку ZnCl2. Вихід реакцій розкладання склав близько 97 відсотків. Утворені під час деполімерізації мономери за своїми властивостями не відрізняються від початкового стану, і їх можна знову використовувати для отримання потрібного полімерного матеріалу.
Вчені відзначають, що схожі перероблювані пластмаси вже були синтезовані і раніше, однак, всі вони поступалися сучасним пластмасам за своїми механічними властивостями і термічної стійкості. Запропонований же в даній роботі матеріал дозволяє і багаторазово проводити цикли полімеризації та деполімеризації, і володіє необхідними для пластикових матеріалів властивостями.
Інший напрямок пошуку нових полімерних матеріалів - оптимізація їх фізичних властивостей, зокрема, тепло- та електропровідності. Наприклад, нещодавно американські хіміки синтезували ізотропний пластик, який однаково добре проводить тепло у всіх напрямках. До цього інша група хіміків отримала перший прозорий проведний полімер, який не містить системи пов'язаних зв'язків, а струм проводить за рахунок потрібної структури радикальних груп.