De structuur van fosfonzuur (R geeft een koolstofketen aan). Bij de ester is een H van een OH-groep vervangen door een koolstofketen (afb: WikiMedia Commons)
Epoxyharsen (polyepoxiden) worden veel toegepast in onder meer treinen en windturbines, al of niet in vezelversterkte vorm, maar hebben een groot nadeel: ze zijn niet te kringlopen. Nu hebben onderzoekers een epoxyde ontwikkeld die volledig recycleerbaar en evenals andere polyepoxiden nog steeds moeilijk brandbaar zou zijn .
Polyepoxiden behoren tot de thermoharders: kunststoffen die na vorming door vernetting niet meer smelten (maar verkolen bij verhitting). Dat maakt ze minder geschikt in een maatschappij die mikt op duurzaamheid. Nu heeft een groep rond Sabyasachi Gaan van het Zwitserse onderzoeksinstituut Empa een volledig recycleerbare, want smeltbare, epoxyhars ontwikkeld, die toch zijn brandwerende eigenschappen heeft behouden.
Normaal vormen thermoharders ‘dwarsverbindingen’ tussen de lange polymeerketens, waardoor ze niet meer, zoals thermoplasten, smelten bij verwarming. Dat heeft mechanisch gezien grote voordelen, maar als groot nadeel dat epoxyharsen niet zijn te kringlopen. De truc van Gaan en zijn collega’s is het toevoegen van een extra molecuul aan de monomeren die de polyepoxide te vormen: een ester van fosfonzuur. “We hebben die stof oorspronkelijk gesynthetiseerd als vlamvertrager”, zegt medeonderzoekster Wenyu Wu Klingler.
Anders dan in thermohardende vorm verbindt de fosfonzure ester de polyepoxideketens niet ‘onverbiddelijk’ maar, zoals scheikundigen zeggen, reversibel. Dat wil zeggen dat het een twijfelachtige thermoharder is, die zich onder bepaalde omstandigheden laat smelten.
Virtimeren
Die zogeheten vitrimeren, thermoharder noch thermoplast, zijn al zo’n tien jaar bekend. Klingler: “Tegenwoordig zijn vezelversterkte kunststoffen nauwelijks recycleerbaar, behalve bij omstandigheden die zeer schadelijk voor de vezels zijn. Als ze worden afgedankt worden ze verbrand of komen op een stortplaats terecht. Met deze kunststof heb je voor het eerst (bij thermoharders, neem ik aan; as) een materiaal dat te kringlopen is.”
Volgens Gaan kan dit composietmateriaal, de vezels en het polymeer, volledig van elkaar gescheiden en hergebruikt worden. Epoxyhars wordt voor toepassingen in vliegtuigen en windturbines vaak versterkt met koolstofvezel en de productie van dat vezel kost veel energie en dan is het mooi meegenomen dat ook dat energievretende vezel weer kan worden hergebruikt, stelt hij. Overigens zijn polyepoxiden zonder vezelversterking ook goed bruikbaar vanwege de krasbestendigheid en brandwerende eigenschappen van de kunststof, ook van deze vitrimeer (dus).
Bron: idw-online.de