Bij IBM is de eerste thermohardende kunsthars ontdekt die depolymeriseerbaar is en dus recyclebaar. Als hij ook nog toepasbaar is zijn we van een enorm afvalprobleem af, suggereert een publicatie in Science.

Tot nu toe kon je zulke ‘thermoharders’ of ‘thermosets’, waarvan polyurethanen de bekendste voorbeelden zijn, na gebruik eigenlijk alleen fijnmalen en als vulstof gebruiken. Anders dan thermoplastische kunststoffen zijn ze immers niet te smelten: bij temperatuurverhoging blijven ze hard totdat ze beginnen te verbranden. En de chemische reacties waarmee de bouwstenen aan elkaar worden gekoppeld tot een netwerk, zijn normaal gesproken onomkeerbaar.

Jeanette Garcia en collega’s van IBM Almaden Research Center hebben nu iets gevonden dat wèl omkeerbaar is. Als monomeer gebruiken ze diamines zoals 4,4’-oxydianiline (ODA). In combinatie met paraformaldehyde krijg je bij 50 graden Celsius een polycondensatiereactie waarbij drie ODA-moleculen combineren tot een driepuntige ster. Per molecuul blijft daarbij één uiteinde vrij dat met een volgend ODA-molecuul kan reageren. Uiteindelijk krijg je zo een zeer dicht netwerk van ODA-moleculen.

Die ontdekking was trouwens stom toeval. Garcia wilde eigenlijk losse trimeren maken maar zag de vloeistof in haar kolf plotseling uitharden. Een klap met een hamer liet wel het glas barsten maar niet het polymeer, wat meteen duidelijk maakte dat het bijzonder sterk spul was. Uiteindelijk was er een supercomputer (ook van IBM) voor nodig om uit te rekenen welk reactiemechanisme er precies aan het werk was geweest.

Het mooie is dat dergelijke netwerken volkomen inert zijn onder basische of licht zure condities, maar dat bij een pH van minder dan 2 de knooppunten weer hydrolyseren. Een etmaal weken in geconcentreerd zwavelzuur volstaat om je losse monomeer weer terug te krijgen.

Bovendien is de elasticiteitsmodulus zelfs voor een kunsthars erg hoog, en vertoont het spul ook nog zelfhelende eigenschappen: kennelijk reageert het monomeer niet helemaal uit, zodat zich bij breuk gewoon nieuwe covalente bindingen kunnen vormen.

Het enige nadeel is dat het spul in zijn huidige vorm veel te bros is voor de meeste praktijktoepassingen. Maar waarschijnlijk valt dat wel te verhelpen door te knutselen aan het monomeer.

bron: Science, RSC