اللدائن الحرارية أو البلاستيك أو الترموبلاستك (Thermoplastic) هي مواد عضوية قابلة للإرتخاء بفعل الحرارة التي عادة ما تكون بين 140°م و 280°م و تصل إلى 380°م مع بعض اللدائن. و عند تسخينها ينمكن أعادة تشكيلها و صنع قطع أخرى و بالتالي يمكن تدويرها و رسكلتها.
على عكس اللدائن الحرارية ، تتميز البوليمرات المتصلدة الحرارية بعدم قدرتها على إعادة الصهر ، بسبب تركيبتها الكيميائية الخاصة. و قد طور الكيميائيون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة لجعل بعض المواد المتصلدة الحرارية قابلة لإعادة التدوير.
و اللدائن المتصلدة الحرارية و اللدائن الهنديسية تمثل ربع إنتاج البلاستيك العالمي والتصرف فيها بعد دورة الحياة لايزال مشكلة عويصة.
صعوبة إعادة التدوير بالحرارة
تُستخدم المواد المتصلدة من نوع الإيبوكسي (epoxy) أو البولي يوريثان (polyurethane) في التطبيقات التقنية ، حيث تكون مقاومة درجات الحرارة والمتانة مطلوبة قبل كل شيء. و على سبيل المثال في مصدات السيارات ، والدوائر الإلكترونية ، ومعدات الطيران ، إلخ.
تم تصميمها بنفس طريقة اللدائن الحرارية:
يتم تسخين كريات المواد الاولية حتى تصبح مرتخية.
يتم تشكيلها بالقولبة أو عمليات أخرى.
ثم التبريدللعودة إلى الحالة الصلبة.
ومع ذلك ، إذا كانت هذه العملية تتميز بكونها قابلة للرجوع بالنسبة للدائن الحرارية ، فهذا ليس هو الحال بالنسبة للمتصلدات الحرارية (المواد البلاستيكية المتصلدة بالحرارة). فعند تسخينها ، تحترق هذه المواد قبل عودتها الى حالتها المرتخية عند تشكيلها أول مرة.
تعديل الروابط الكيميائية لجعل المتصلدات الحرارية قابلة لإعادة التدوير
في عام 2019 ، قدم فريق من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بقيادة Jeremiah A. Johnson طريقة لإنشاء بوليمرات قابلة للتحلل ، من خلال دمج مجموعة سليل إيتير (silyl ether) في التركيب الكيميائي. نظرًا لأن روابط هذا المونومر تتمتع بخصوصية التكسير في بيئات معينة ، فقد مكنها ذلك من إنشاء مواد تتحلل في الوسط الحمضي أو القلوي أو في وجود أيونات الفلوريد.
وهكذا تم استخدام نفس الاستراتيجية لإنشاء نسخة قابلة للتحلل من polydicyclopentadiene (pDCPD) ، وهو بوليمر متصلد بالحرارة يُستخدم في تصنيع أجزاء من جسم الشاحنة. و في الورقة البحثية التي نُشرت مؤخرًا في مجلة Nature ،قام الباحثون بإضافة مونومرات "سيليل أيتار” (silyl ether إلى المادة السائلة المستخدمة في تصنيع pDCPD. و اكتشفوا أن إضافة ما بين 7.5 و 10 ٪ من silyl ether يجعل من السهل تحويل pDCPD إلى مسحوق ، بعد التعرض لأيونات الفلورايد ، مع الاحتفاظ بالخصائص الميكانيكية.
ثم تمت إذابة هذا المسحوق في محلول المواد المستحضرة الأولية ، وتم تصنيع مواد جديدة بالحرارة من هذا المسحوق المعاد تدويره. وبالتالي فإن المواد التي تم الحصول عليها لها خصائص ميكانيكية متطابقة تقريبًا مع الأصل.
طريقة قابلة للتطبيق على مواد حرارية أخرى
من خلال هذه الدراسة ، أثبت الباحثون بنجاح أن استخدام المونومرات القابلة للتحلل كانت طريقة فعالة. وهم يعتقدون أن هذا النهج سيكون مفيدًا لتفاعلات البلمرة الأخرى ، والتي من شأنها أن تسمح بتصميم نسخ قابلة للتحلل من مواد الإيبوكسي أو السيليكون أو المطاط المتصلد المفلكن.
المصدر : https://www.techniques-ingenieur.fr
