Plásticos termofixos resistentes agora são recicláveis

Novo método para a produção de plásticos termoendurecíveis permite que eles sejam quebrados mais facilmente após serem usados.

Os plásticos termofixos são uma das duas principais classes de plásticos, juntamente com os termoplásticos. Os termoplásticos incluem polietileno e polipropileno, que são usados para fabricar sacolas plásticas e outros plásticos descartáveis, como embalagens de alimentos. Esses polímeros são fabricados aquecendo pequenos pellets de plástico até derreterem, depois são moldados na forma desejada e deixados para esfriarem novamente em um sólido.

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Os termoplásticos, que representam cerca de 75% da produção mundial de plásticos, podem ser reciclados aquecendo-os novamente até que se tornem líquidos, para que possam ser remoldados para uma nova forma. Os plásticos termoendurecíveis são fabricados por um processo semelhante, mas depois que são resfriados de um líquido para um sólido, é muito difícil devolvê-los ao estado líquido.

Isso ocorre porque as ligações químicas covalentes que se formam entre as moléculas do polímero são fortes e muito difíceis de romper. Quando aquecidos, os plásticos termoendurecíveis normalmente queimam antes de serem remoldados. Dentre os termoendurecíveis estão epóxis, poliuretanos e borracha sintética, plásticos encontrados em muitos produtos que precisam ser duráveis e resistentes ao calor, como carros ou eletrodomésticos.

Como uma solução para esse problema, pesquisadores da área de química do MIT desenvolveram uma maneira de modificar os termoendurecíveis com um ligante químico que facilita a decomposição dos materiais, mas ainda lhes permite reter a força mecânica que os torna tão úteis. Em um estudo publicado na Nature, os pesquisadores mostraram que eles poderiam produzir uma versão degradável de um plástico termoendurecido chamado DCPD (resina de poliéster insaturada de ciclopentadieno), que pode ser moído e reciclado novamente em DCPD. Eles também propuseram um modelo teórico sugerindo que sua abordagem poderia ser aplicável a uma ampla gama de plásticos e outros polímeros, como a borracha.

Os pesquisadores do MIT para obterem o plástico termoendurecido reciclável se basearam no trabalho anterior publicado por eles (degradable polymers for drug delivery), que incorporou um bloco de construção, ou monômero, contendo um grupo éter silílico para criarem o polímero biodegradável. Esse monômero é distribuído aleatoriamente por todo o material e, quando o material é exposto a ácidos, bases ou íons, como fluoreto, as ligações sililéter se quebram. O mesmo tipo de reação química foi usada para sintetizar os plásticos termoendurecíveis DCPD.

Embora tenham usado a mesma estratégia do trabalho de Shieh, os pesquisadores do MIT adicionaram monômeros de silil éter aos precursores líquidos que formam o DCPD. Eles descobriram que, se o monômero de éter silílico constituísse entre 7,5 e 10% do material total, o DCPD manteria sua resistência mecânica, mas poderia ser decomposto em pó solúvel após exposição a íons fluoreto.

Em uma segunda fase do estudo, os pesquisadores do MIT após dissolver o pó na solução precursora usada para fazer DCPD conseguiram fazer novos termofixos de DCPD, com propriedades mecânicas quase indistinguíveis e, de certa forma, aprimoradas, em comparação com o material original.

Os pesquisadores do MIT acreditam que essa abordagem geral também pode ser aplicada a outros tipos de termoendurecíveis. Logo, se os tipos certos de monômeros degradáveis puderem ser encontrados para outros tipos de reações de polimerização, essa abordagem poderá ser usada para criar versões degradáveis de outros materiais termoendurecíveis, como acrílicos, epóxis, silicones ou borracha vulcanizada.

Fonte:

 Shieh, P. et al. Cleavable comonomers enable degradable, recyclable thermoset plastics, Nature, 583, p. 542-547, 2020.

 SchiTechDaily