Plástico reciclável da impressora
Politienonas: um passo para uma economia circular dos plásticos
A tecnologia de impressão 3D alarga as possibilidades de conceção de materiais e de produção de componentes de plástico. No entanto, tem faltado polímeros que satisfaçam os requisitos de elevado desempenho e sejam simultaneamente recicláveis. Na revista Angewandte Chemie, uma equipa de investigação apresentou agora uma nova classe de polímeros, conhecidos como politoenonas, que são mecânica e quimicamente recicláveis e adequados para processos de impressão 3D. Apresentam também melhores propriedades mecânicas do que as poliolefinas convencionais. O segredo do seu sucesso é um componente especial em forma de anel.
© Wiley-VCH
Utilizando modelos digitais, é possível construir estruturas complexas com precisão, camada a camada, utilizando a impressão 3D. A enorme adaptabilidade e a prototipagem rápida abrem novas perspectivas em áreas como a engenharia biomédica, a engenharia automóvel e o design de bens de consumo. Na impressão 3D que utiliza o processo de fabrico de filamentos fundidos (FFF), um termoplástico em forma de fibra é pressionado através de um bocal quente, onde derrete e é aplicado camada a camada até ser criado o componente tridimensional pretendido - com perdas mínimas de material. O ponto negativo é a falta de polímeros adequados que possam ser reciclados. Os polímeros quimicamente recicláveis que podem ser decompostos nos seus blocos de construção (monómeros) após a utilização e re-polimerizados ajudariam a reduzir os problemas ambientais causados pelos resíduos plásticos de longa duração e a poupar matérias-primas fósseis.
A síntese de novos polímeros termoplásticos com melhor capacidade de reciclagem depende da conceção de monómeros adequados. A equipa liderada por Will R. Gutekunst e H. Jerry Qi do Georgia Institute of Technology (Atlanta, EUA) desenvolveu agora uma nova família de monómeros: as tioenonas cíclicas (CTE), anéis constituídos por sete átomos de carbono e um átomo de enxofre, que contêm uma ligação dupla C=C e um grupo carbonilo (C=O) e podem ser facilmente equipados com vários grupos laterais adicionais e, assim, variados. Através da abertura do anel, podem ser polimerizados, ligando monómero a monómero à cadeia polimérica em crescimento através da chamada adição de Thia-Michael. Esta reação é reversível, pelo que as politoenonas (PCTE) produzidas podem ser novamente despolimerizadas.
O PCTE-Ph, um polímero sintetizado a partir da variante do monómero com um anel aromático de seis membros (anel fenilo) como grupo lateral, revelou-se particularmente interessante. O PCTE-Ph é um termoplástico termicamente estável com excelentes propriedades mecânicas, que pode ser fornecido com cargas e corantes e processado com métodos convencionais. O novo material é particularmente adequado para a impressão 3D. Os componentes impressos podem ser reciclados mecanicamente, bastando fundir novamente o material e processá-lo de novo - mantendo as suas propriedades favoráveis, como a resistência à tração e a estabilidade térmica. Em segundo lugar, pode ser cataliticamente dividido de novo nos monómeros originais com um rendimento de 90%. Os monómeros recuperados ficam então disponíveis para novas rondas de polimerização.
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