Epoxyhars is een soort thermohardende hars die veel wordt gebruikt in lijm, verf en composietmaterialen. NIMS en ISMA hebben een nieuw thermohardend plastic recyclingsysteem ontwikkeld dat epoxyharsen gemakkelijk kan afbreken in een waterige oplossing van een natuurlijk afgeleid peptide. Het gebruik van dit systeem kan het hergebruik en de recycling van kunststoffen bevorderen, waaronder koolstofvezelversterkte kunststoffen (CFRP) - koolstofvezels gecombineerd met een epoxyharsmatrix - door een breed scala aan industrieën.

Milieuvervuiling veroorzaakt door kunststoffen, met name in het mariene milieu, heeft geleid tot wereldwijde bezorgdheid over de dringende noodzaak om recycling van plastic afval te bevorderen. Er zijn al enkele recyclingmethoden ontwikkeld om thermoplastische harsen die in containers en verpakkingen worden gebruikt, af te breken door middel van thermische en chemische processen, en er worden inspanningen geleverd om recyclinginstallaties in de praktijk te brengen. Anderzijds, een methode voor het recyclen van thermohardende harsen, inclusief epoxyharsen, moet nog worden ontwikkeld vanwege hun slechte thermische afbreekbaarheid en lage oplosbaarheid in beschikbare oplosmiddelen.

Dit onderzoeksteam heeft onlangs een recyclingmethode voor epoxyhars ontwikkeld waarmee epoxyharsen gemakkelijk kunnen worden afgebroken in een waterige oplossing van glutathion, een natuurlijk afgeleid peptide. Glutathion heeft het vermogen om giftige stoffen uit het menselijk lichaam te verwijderen. Geïnspireerd door deze ontgiftingsreactie, het team heeft de structuur van epoxyhars aangepast door er disulfidegroepen (-S-S-) in op te nemen, waardoor de harsmoleculen kunnen worden gesplitst door de thiolgroep (-SH) van glutathion). In dit systeem, Van epoxyharsen ondergedompeld in een waterige oplossing van glutathion werd bevestigd dat ze volledig oplosten zonder enige vaste resten achter te laten. Afgebroken epoxyresten worden vervolgens teruggewonnen en weer omgezet in epoxyharsen. De opslagmodulus (een stijfheidsindicator) van de gerecyclede harsen was vrijwel dezelfde als die van de originele harsen en hun prestatie werd slechts in geringe mate beïnvloed door herhaalde recycling. Omdat glutathion zelden buiten levende organismen voorkomt, er is geen risico dat epoxyharsen die nog in gebruik zijn onder normale omstandigheden per ongeluk afbreken.

Er zijn geen andere gevestigde recyclingtechnieken die in staat zijn om grotendeels onbrandbaar CFRP te scheiden in koolstofvezels en harsen en deze materialen terug te winnen. Het gebruik van dit recyclingsysteem kan de recycling van CFRP bevorderen. Bovendien, dit systeem is toepasbaar op het recyclen van andere soorten harsen en composieten naast epoxyharsen. In toekomstige studies, het team is van plan dit systeem toe te passen op de recycling van een breed scala aan veelgebruikte plastic materialen, en daarmee de ontwikkeling van een circulaire plastic economie te stimuleren.

Dit onderzoek is gepubliceerd in Wetenschap en technologie van geavanceerde materialen op 16 juli, 2021.