Полимер превратили в пар и собрали заново

Химики Университета Суррея разработали полимер, который при умеренном нагревании распадается на газообразные исходные молекулы, а после охлаждения снова образует твёрдый водостойкий материал. Результаты опубликованы в журнале Macromolecules. Первым автором исследования стал Тусиф Казми, старшим автором — специалист по полимерной химии Питер Рот.

В основу материала положен 1,2-дитиолан — кольцевая молекула с двумя соединёнными атомами серы. При раскрытии таких колец образуется полимер поли(триметилендисульфид). Он мягкий, не растворяется в воде и обладает гидрофобными свойствами, поэтому внешне и по ряду характеристик напоминает полиэтилен.

Главное отличие проявляется при нагревании. При температуре около 90°C цепочки распадаются до отдельных молекул мономера. Мономер при этой температуре находится в газообразном состоянии, однако после охлаждения самопроизвольно полимеризуется и вновь превращается в твёрдый материал. Исследователи несколько раз повторили цикл сублимации — перехода вещества из твёрдого состояния в газ и обратно — без отдельной стадии химического восстановления полимера.

Авторы проверили три возможных применения концепции. С помощью пара они нанесли нерастворимое водостойкое покрытие на поверхность, затем удалили его повторным нагреванием. В другом опыте загрязнённый полимер очистили сублимацией: летучий мономер отделился от модельной примеси и после охлаждения сформировал чистый материал.

Температура процесса ниже характерных для многих экспериментальных систем химической переработки 150–200°C. Кроме того, исследователи показали, что 1,2-дитиолан можно совместно полимеризовать со стиролом, акрилатами, винилацетатом и метилметакрилатом. В цепочках таких сополимеров появляются связи с участием серы, которые в дальнейшем можно целенаправленно разрушать.

Пока речь идёт только о подтверждении химического принципа. Поэтому разработку нельзя считать заменой массовым пластикам или готовым решением проблемы отходов. Наиболее реалистичное направление на нынешнем этапе — специальные съёмные покрытия для сложных поверхностей, где важны возможность бесследного удаления и возврат исходного вещества.