Ontwikkeling van polyesterspecialiteiten met behulp van moleculaire recycling

Ontwikkeling van polyesterspecialiteiten met behulp van moleculaire recycling
Om de transitie naar een toekomstbestendige plastics economie te faciliteren, is de ontwikkeling van nieuwe polymeren op basis van hernieuwbaar koolstof (biomassa, CO2, recyclaat) noodzakelijk. Een van de meest veelzijdige polymeren is polyethyleentereftalaat (PET), ook wel polyester genoemd. Het kunststof wordt onder andere veel gebruikt in de verpakkingsindustrie en de textielsector, en is goed mechanisch en chemisch te recyclen.
Voor bepaalde toepassingen, zoals voedselverpakkingen, vezels en 3D print monofilamenten zijn aanpassingen van de ketenstructuur van PET gewenst. De benodigde eigenschappen kunnen worden verkregen door andere repeterende eenheden in te bouwen. Momenteel wordt dit gedaan op basis van virgin productie, waarbij fossiele bouwstenen (monomeren) worden ingebouwd tijdens PET polymerisatie. Een alternatieve route om dergelijke co-polyesters te verkrijgen is via het compounderen van mengsels van verschillende polyesters, waarbij uitwisseling plaatsvindt tussen de polymeerketens. Dit proces leidt echter vaak tot onvolledige omestering en daarmee een inhomogeen product.
In dit project wordt onderzocht of het mogelijk is om co-polyesters te maken middels een proces gebaseerd op moleculaire recycling. Via deze ontwikkelroute, waarbij depolymerisatie wordt opgevolgd door herpolymerisatie, kan een hoge mate van omestering optreden wat zal leiden tot waardevolle polyester specialties.

Eindrapportage

In de transitie naar een circulaire kunststofindustrie is het noodzakelijk om de productie van kunststoffen los te koppelen van fossiele grondstoffen. Daarvoor kan gebruik gemaakt worden van hernieuwbare grondstoffen, zoals recyclaat. CuRe Technology doet al onderzoek naar het toepassen van chemische recycling op poly(ethyleen tereftalaat) (PET), waarbij het polymeer wordt afgebroken tot kleinere bouwstenen die vervolgens via repolymerisatie omgezet worden tot volwaardige kunststofketen. Voor bepaalde toepassingen, zoals voedselverpakkingen, vezels en 3D print mono-filamenten, zijn echter aanpassingen aan de ketenstructuur van PET gewenst.

Deze aanpassingen worden onder andere gedaan via compounderen, waarbij twee verschillende polymeren, zoals PET en poly(butyleen succinaat) (PBS), worden omgezet tot een copolymeer als gevolg van uitwisselingsreacties. Deze uitwisseling, of transesterificatie, is vaak echter onvolledig. Als alternatief kan de CuRe Technology worden toegepast om deze polyesterspecialiteiten te produceren.

Uit onderzoek blijkt dat compounderen van PET en PBS resulteert in een mengsel van de twee polymeren en dat hierbij geen transesterificatiereacties plaatsvinden. Indien de CuRe Technology wordt toegepast om een mengsel van deze polymeren, vindt transesterificatie wel plaats en wordt dus succesvol een copolymeer gemaakt. Indien het percentage PBS in deze copolymeren verhoogd wordt, neemt de mate van willekeur van de polymeerketens toe en neemt de glasovergangstemperatuur af. De CuRe Technology is dus geschikt om veranderingen, en in de toekomst mogelijk gestuurde veranderingen, aan te brengen in de ketenstructuur van PET en op die manier een polyesterspecialiteit met unieke eigenschappen te produceren.