Wonna, lepka ciecz znajdowała rozmaite zastosowania, zależnie od rodzaju rośliny, z jakiej ją pozyskano. Bywała lekarstwem i środkiem balsamującym, tworzono na jej bazie perfumy i lakę do zdobienia przedmiotów codziennego użytku, okadzano nią ołtarze, a także ją żuto – podobnie jak dzisiejszą gumę. Nie można też nie wspomnieć o bursztynie – pięknym biolicie, kopalnej żywicy drzew iglastych, które porastały Ziemię w karbonie i dewonie, wykorzystywanym przede wszystkim do produkcji biżuterii i przedmiotów ozdobnych.
Człowiek jednak nie byłby sobą, gdyby nie zechciał natury naśladować, a nawet jej „pomagać”. Na początku XX w. pojawiły się żywice syntetyczne – jedną z pierwszych był dobrze znany bakelit, tworzywo sztuczne oparte na żywicy fenolowo-formaldehydowej. Reszta, jak to się ładnie mówi, jest historią: ubiegły i obecny wiek to okres ciągłego rozwoju żywic stworzonych przez człowieka i znajdowania dla nich kolejnych zastosowań. A ich wachlarz jest imponujący – żywice są obecne w budownictwie, przemyśle lotniczym i jachtowym, w produkcji materiałów dekoracyjnych, zabawek, a nawet biżuterii. Mogą być powłokami, klejami, uszczelniaczami; dodaje się je nawet do papieru. W zależności od rodzaju są trwałe, elastyczne, odporne na warunki atmosferyczne i czynniki chemiczne, łatwo je też formować w fantazyjne kształty. Dobrze znoszą ściskanie, rozciąganie i zginanie, działanie kwasów, zasad i rozpuszczalników; niestraszna im wilgoć, promieniowanie UV ani wahania temperatury; są dobrymi elektroizolatorami i łatwo łączą się z innymi materiałami. Co więcej, ich właściwości można modyfikować poprzez dodawanie rozmaitych substancji, dopasowując je do nawet najbardziej specyficznych potrzeb. Nic dziwnego, że zawojowały rynek.
Jednak czasy się zmieniają. Cecha, która kiedyś decydowała o atrakcyjności syntetycznych żywic, zaczęła jawić się jako ich wada. Odporność i zdolność do trwałego utrzymania raz nadanego kształtu to ogromne utrudnienie w recyklingu. Takich materiałów nie można po prostu ponownie rozpuścić, roztopić i uformować – a jeśli już, bywa to na tyle skomplikowane, kosztowne i energochłonne, że nieopłacalne. Zgodnie z duchem gospodarki o obiegu zamkniętym konieczne stało się opracowanie technologii pozwalających przywracać zużyte materiały na bazie żywic syntetycznych na rynek. Odpowiedzią na to zapotrzebowanie może być – jak wskazują badania naukowców z Łukasiewicz–ICSO „Blachownia” – zastosowanie witrymerów. Czym są witrymery?
Witrymery epoksydowe to materiały, które w ostatnich latach skupiają na sobie uwagę świata chemii. Ich unikalne właściwości wynikają ze specyficznej budowy – obecności w strukturze kowalencyjnych wiązań adaptacyjnych (ang. Covalent Adaptable Networks, CANs). To rodzaj wiązań chemicznych, które mogą być odwracalne pod wpływem bodźców zewnętrznych, takich jak temperatura czy odpowiednie rozpuszczalniki. Dzięki nim witrymery mogą reorganizować swoją sieć polimerową – a więc kształt, który przyjmują, nie musi być jedynym, nadanym raz na zawsze. Przy tym zachowują zalety „zwykłych” żywic: są stabilne termicznie w szerokim zakresie temperatur, odporne na działanie większości chemikaliów i obciążeń mechanicznych. Do ich recyklingu wystarczy rozpuszczalnik albo obróbka w podwyższonej temperaturze. Dzięki temu możliwe jest wielokrotne przetwarzanie bez pogorszenia parametrów użytkowych – ponownie otrzymany produkt nie będzie gorszy od pierwszego. Efekt? Znacznie mniej odpadów żywic na składowiskach i realny krok w stronę zrównoważonego rozwoju oraz gospodarki o obiegu zamkniętym.
Badania, które pozwoliły na ustalenie powyższych możliwości witrymerów, przeprowadzane są w ramach dofinansowania z programu Horyzont Europa (HORIZON-CL4-2021-RESILIENCE-01-11, na podstawie umowy o dotację nr 10105837), w ramach projektu ESTELLA “DESign of bio-based Thermoset polymer with rEcycLing capabiLity by dynAmic bonds for bio-composite manufacturing” (Projektowanie biopolimeru termoutwardzalnego do produkcji biokompozytów z możliwością recyklingu). Poza Łukasiewicz – ICSO ”Blachownia” , w projekcie biorą udział przedsiębiorstwa i jednostki naukowe z Hiszpanii, Słowenii, Holandii, Belgii, Austrii, Danii, Niemiec i Norwegii. Efekty tej prawdziwie międzynarodowej inicjatywy można na bieżąco sprawdzać na stronie internetowej projektu: estellaproject.eu.
mgr inż. Simona Furgoł – Zastępca Lidera Grupy Badawczej „Zaawansowane Materiały”
Napisz komentarz
Komentarze