Сотрудники лаборатории кластерного катализа Санкт-Петербургского государственного университета синтезировали полимеры из продуктов переработки биомассы. Особенность новых материалов заключается в простоте их рециклинга. Статья о разработке опубликована в журнале Green Chemistry.

Современная жизнь немыслима без полимерных материалов. К ним относятся пластмассы, волокна, пленки и лакокрасочные покрытия. Все они находят свое применение в быту и различных сферах производства. При этом товары из полимерных материалов — пластиковые бутылки, пакеты, одноразовая посуда — обычно служат человеку на протяжении короткого времени и после использования могут представлять угрозу окружающей среде из-за химических соединений, которые выделяются при их переработке.

Полимеров, которые можно было бы многократно перерабатывать, достаточно мало. И поэтому интерес к вторичной переработке возрастает с каждым днем. Другая проблема состоит в том, что зачастую товары, произведенные из вторичного сырья, уступают по качеству первичным.

В основе новых полимеров, созданных учеными Санкт-Петербургского университета, лежат соединения, полученные из биомассы — возобновляемого источника ценного сырья для химической промышленности будущего. Главный компонент таких полимеров — терпенолы — представители природных спиртов. Яркие примеры этого класса соединений — ментол, получаемый из эфирного масла мяты, и борнеол, в больших количествах содержащийся в эфирном масле пихты одноцветной.

Простая механическая обработка полимера на основе миртанола: а — исходный полимер в виде белого порошка; b — расплавленный полимер, c-f — различные формы полимера после повторного плавления / ©Пресс-служба СПбГУ

Синтезированные полимеры хорошо подходят как для вторичной переработки, так и для утилизации. В первом случае созданные из них материалы можно разобрать до исходных соединений, а потом снова провести процедуру полимеризации. При этом для разложения полимеров требуются умеренные температуры.

«То же самое можно сказать и об утилизации материалов, созданных на основе наших полимеров. При их разложении без доступа кислорода образуются либо природные спирты, либо их производные, которые можно восстановить до тех же самых спиртов. А поскольку они содержатся в природе, то не наносят вреда окружающей среде», — отмечает первый автор статьи, лаборант-исследователь лаборатории кластерного анализа СПбГУ Светлана Метляева.

По словам авторов статьи, полимер подобного типа можно расплавить при температуре около 120 градусов и придать ему другую форму. При охлаждении он вновь затвердевает. Интересно, что химики повторили этот цикл семь раз и выяснили, что при многократном плавлении свойства полимера существенно не меняются.

В дальнейшем на базе ресурсных центров Научного парка СПбГУ ученые планируют продолжить работу и всесторонне изучить механические свойства получившихся полимеров — упругость, пластичность, прочность и другие. Этот этап имеет особое значение для внедрения разработки в производство.

«На данный момент мы синтезировали только сами полимеры. Свойства материалов, созданных на их основе, могут варьироваться в определенных пределах, которые, в свою очередь, зависят от выбранного нами класса исходных соединений и методики их синтеза. Так что для начала сами полимеры и полученные из них материалы нужно будет модифицировать, и уже потом можно говорить о каком-то конкретном применении», — комментирует Светлана Метляева. Исследование поддержано внутренним грантом СПбГУ.