Эпоксидные смолы — это термореактивные полимеры, широко применяемые в авиастроении (например, для изготовления крыльев самолетов), автомобилестроении (производство деталей), для создания защитных покрытий.
Особенность таких материалов — необратимое соединение молекулярных цепочек в процессе производства. Из‑за этого после застывания их нельзя расплавить и изменить форму. В результате большая часть изделий из эпоксидных смол оказывается на свалках или в мусоросжигательных печах, что наносит вред окружающей среде.
Исследователи предложили простой, но эффективный подход — замену мономера в составе смолы. Благодаря этому удалось добиться многократной переработки материала. В основе технологии лежит реакция Дильса — Альдера, при которой две молекулы образуют прочную связь при низких температурах и распадаются при высоких.
Используя эти обратимые связи в качестве поперечных сшивок в термореактивных полимерах, инженеры-химики могут создать материал, который при нормальных условиях остается жестким, но при нагревании размягчается, и ему можно придать новую форму.
«Мы смогли провести повторную обработку нашей модифицированной эпоксидной смолы 12 раз без существенной потери прочности и жесткости»
отмечает автор исследования Саманта Найт.
При каждом цикле нагревания высвобождаются небольшие реакционноспособные молекулы, называемые малеимидами, которые при охлаждении должны снова соединяться с молекулярной сетью. Однако некоторые из этих малеимидов связываются друг с другом, образуя необратимые связи. После двух-трех циклов таких «тупиковых» связей образуется так много, что материал снова становится жестким.
Исследователи обнаружили, что добавление этильных и метильных групп в молекулу малеимида замедляет нежелательную побочную реакцию, давая больше времени на изменение формы материала при высоких температурах до образования необратимых связей.
«Эта работа — хорошая демонстрация того, что все зависит от увеличения допустимых сроков переработки или количества возможных жизненных циклов. Экономика должна быть рентабельной в масштабах производства»
комментирует Бхарат Венкатеш, инженер-химик из ExxonMobil, не принимавший участия в исследовании.
Результаты исследования Recyclability of reversible polymer networks over a Dozen reprocessing cycles опубликованы на онлайн‑платформа с научным контентом ScienceDirect (Cleaner Mater. DOI: 10.1016/j.clema.2026.100395).
