Die Möglichkeiten für das Materialdesign und die Produktion von Kunststoffkomponenten werden durch 3D -Drucktechnologie erweitert. Es gibt jedoch einen Mangel an recycelbaren Polymeren, die den Leistungsanforderungen entsprechen. In der Zeitschrift Angewandte ChemieEin Forschungsteam hat eine neue Klasse von Polymeren als Polythioenone eingeführt, die mechanisch und chemisch recycelbar und für den 3D -Druck geeignet sind. Sie zeigen auch bessere mechanische Eigenschaften als herkömmliche Polyolefine-dank eines speziellen, ringförmigen Bausteins.
Mithilfe digitaler Modellierung können komplexe Strukturen mit 3D -Druckern eine genau konstruierte Schicht für Schicht konstruiert werden. Umfangreiche Anpassungen und schnelle Prototypen eröffnen neue Möglichkeiten in Bereichen wie biomedizinischer Ingenieurwesen, Automobilherstellung und Konstruktionsproduktdesign. Beim 3D -Druck mit dem FFF -Prozess (Fused Filament Fabrication) wird ein fadenartiges thermoplastisches Material durch eine heiße Düse gedrückt, wo es schmilzt. Es wird dann in Schichten angewendet, bis die gewünschte dreidimensionale Komponente erzeugt wird-mit einem minimalen Müllverschwendung. Der Nachteil dieser Methode ist der Mangel an geeigneten Polymeren, die recycelt werden können. Chemisch recycelbare Polymere, die in ihre Bausteine (Monomere) aufgeteilt und repolymerisiert werden können, würden dazu beitragen, die Umweltprobleme zu verringern, die durch lang anhaltende Kunststoffabfälle resultieren und fossile Rohstoffe erhalten.
Die Synthese neuartiger thermoplastischer Polymere mit verbesserter Recyclingbarkeit beginnt und endet mit dem Design geeigneter Monomere. Ein Team, das von Will R. Gutekunst und H. Jerry Qi vom Georgia Institute of Technology (Atlanta, USA) angeführt wurde, hat jetzt eine neuartige Familie von Monomeren entwickelt: Cyclic Thioenone (CTE), Ringe aus sieben Kohlenstoffatomen und einem Schwefelatom. Die Ringe enthalten eine C = C -Doppelbindung und eine Carbonylgruppe (C = O) und können durch die Zugabe verschiedener Seitengruppen leicht modifiziert werden. Die Monomere können durch eine Ringeröffnungsreaktion polymerisiert werden, bei der Monomere eins nach dem anderen zum Ende der wachsenden Kette hinzugefügt werden. Diese Reaktion ist als Thia-Michael-Addition bekannt, was bedeutet, dass die resultierenden Polythioenone (PCTE) auf das Startmonomer zurückgeführt werden können.
PCTE-PH, eines der synthetisierten Polymere, erwies sich als besonders interessant. Es besteht aus einem CTE-Monomer mit einem aromatischen Sechsgliedrigen (Phenylring) als Seitengruppe. PCTE-PH ist ein thermisch stabiles Thermoplastik mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Farbmittel und Füllstoffe können integriert und mit üblichen Methoden verarbeitet werden. Dieses neue Material eignet sich besonders gut für den 3D -Druck. Mit diesem Material gedruckte Komponenten können mechanisch recycelt werden, indem einfach das Material geschmolzen und es erneut verarbeitet wird, während die vorteilhaften Eigenschaften wie Zugfestigkeit und thermische Stabilität beibehalten werden. Darüber hinaus kann es katalytisch depolymerisiert sein, die in einer Ertrag von 90 % auf das anfängliche Monomer zurückgeführt werden. Dieses wiedergewonnene Monomer steht dann für zusätzliche Polymerisationsrunden zur Verfügung.
