إعادة تدوير المواد غير القابلة للتدوير: نوع جديد من المواد البلاستيكية المتصلبة بالحرارة
إعادة تدوير المواد غير القابلة للتدوير: نوع جديد من المواد البلاستيكية المتصلبة بالحرارة
المكونات الإلكترونية المتصلبة بالحرارة مثل تلك الموجودة في الهواتف المحمولة مصيرها مقلب القمامة، لكن قدم بعض الباحثين طريقة لجعلها قابلة لإعادة الاستخدام.
وتشكل اللدائن حوالي 10% من النفايات الصلبة في أستراليا، وبينما نقوم بإعادة تدوير أنواع معينة من البلاستيك، وهناك مجموعة معينة من المواد البلاستيكية تسمي المواد المتصلبة بالحرارة، وهي شائعة في الأدوات الإلكترونية؛
حيث لا يمكن كسرها أو إعادة تدويرها إلى الآن.
نشرت دراسة في مجلة العلوم اليوم، توضح أن الباحثين وصفوا طرق لتصنيع مواد اللدن الحراري قابلة لإعادة التدوير وقابلة أيضًا للكسر وإعادة تشكيلها.
إذًا، ما هو اللدن الحراري، ولماذا تعد عملية إعادة تدويره شاقة؟
أولًا، فلنقوم باختبار الخواص التقليدية للمواد البلاستيكية القابلة لإعادة التدوير اللدن الحراري ومقارنتها بالمواد المتصلبة بالحرارة.
يمكن المواد اللدنة بالحرارة مثل "زجاجات اللبن البلاستيكية وقطع المكعبات وريش الجيتار" أن تذاب ويعاد تشكيلها مرارًا وتكرارًا، إذ عرضت زجاجة اللبن البلاستيكية للهب فسوف تعوج وتذوب " على الرغم من أني أوصي بعدم عمل ذلك؛ لأن الأبخرة مضره لك"
لكن المواد الصلبة بالحرارة -كمستلزمات المطبخ "معلقة البلاستيك" والمكونات الإلكترونية مثل البوردات- تحتفظ بقوتها ومتانتها حتي مع التسخين مما يجعلها مثالية لإنتاج العناصر المستديمة مع الأشكال الصلبة والكبير.
ترجع القدرة على مقاومة الحرارة إلى مرحلة "التصلب" أثناء عمليه التصنيع، مثل التسخين والضغط وإضافة عوامل محفزة- مما يغير من حاله المادة على مستوى الجزيئات. ونتيجة للتصلب، تترابط السلاسل الجزيئية في مواد التصلب بالحرارة كيميائيًا بشبكات قوية مترابطة بشكل متقاطع. مما يمنع ماده التصلب بالحرارة من الذوبان مثل اللدن الحراري، وعندما تتعرض مواد التصلب بالحرارة للتسخين فإنها تنكسر أو تتفحم.
وتشمل الأنواع الأكثر شيوعًا من مواد التصلب بالحرارة الإيبوكسيات والفينولات والبوليستر والسيليكون. بشكل عام تعد المواد التصلب بالحرارة معروفة بقوة التصاقها وكيميائياتها القوية ومقاومتها للحرارة . وخصائص متميزة في العزل الكهربائي والكيميائي، ونتيجة لخصائصها الممتازة، تستخدم مواد التصلب بالحرارة في نطاق واسع من التطبيقات في الالكترونيات الدقيقة والنقل والصناعات الفضائية، وكذلك في الورنيش والغراء. قدرة مقاومة الحرارة لدي اللدائن الصلبة بالحرارة أفضل من المواد اللدنة بالحرارة.
كسر ما هو غير قابل للكسر
قام كتاب مجلة العلوم اليوم بخلق لدائن صلبه بالحرارة قابلة لإعادة التدوير تسمي"بولي هيكسايدروترايزين" "بي اتش تي اس"، والتي يمكنها أن تذوب في حالة التعرض لحمض قوي؛ حيث قد تم معالجة وإعادة استخدام المونمور النقي "جزيئات صغيرة فردية من مادة البلاستيك "لصنع منتج جديد."
إن خصائص مواد ال بي اتش تي اس تتشابه مع خصائص مواد التصلب بالحرارة القابلة لإعادة التدوير مثل: الصلابة ومقاومة الحرارة والتفاعل الكيميائي وتقدم قدرة عالية على مقاومة المذيبات والضغط البيئي، وخاصة عندما يتم تعزيزها مع أنابيب الكربون النانوية. بالإضافة إلى ذلك، يستطيع الباحثين والعلماء تصنيع منتج جديد عن طريق تغيير بعض المكونات والتراكيب من المونامورات المستخدمة في التفاعل الكيميائي، وإنتاج منتج جديد قادر على إنتاج المواد الهلامية بخاصية الالتئام الذاتي .ويمكن تحطيم أو إذابة هذه المواد الهلامية عند التعرض لحمض شديد القوة. ويعد هذا العمل إنجاز هام، حيث إنه كان من الصعوبة لفترة طويلة أن نقوم بإعادة تدوير اللدائن المتصلبة بالحرارة. تستطيع هذه المواد المساعدة أن تخضع كلا من منتجات اللدن الحرارية والمواد المتصلبة بالحرارة لعمليات إعادة التدوير اعتماداً علي عمليات التصنيع.
وتستخدم مواد إزالة العرق عادة لتصنيع المواد المتصلبة بالحرارة مثل الفينوليكس، واللدائن البلاستيكية الحرارية وبولي أوكسي ميثيلين وتستخدم ماده البولي اوكسي ميثلين في القطع عالية الدقة والمكونات الهندسية عالية الكفاءة مثل عجلات المعدات الصغيرة ومحامل الكريات الفولاذية. وتستخدم الامينات العطرية والدهنية في صناعة المواد المتصلبة بالحرارة مثل الراتينجات البينوكسازينية، والتي تستخدم بعد ذلك لتصنيع منتجات مثل المركبات ذات درجة الحرارة العالية والمكونات الإلكترونية. هذه الأمينات هي أيضًا المواد الخام المستخدمة لإنتاج اللدائن الحرارية بما في ذلك النايلون العطرية لتصنيع الألياف عالية القوة مثل الياف كليفر (مثل تلك الموجودة في بعض سترات الواقية من الرصاص.)
وببساطة استخدام مكونات مختلفة من المونومرات يوفر العديد من المواد الهائلة المتنوعة. ذكر عملية البلمرة في مجلة العلوم اليوم يقوم على مدي الاستجابة الجيدة لتفاعل الامينات من الأمينات مع بارافورمالدهيد، لإعداد فئة جديدة من المواد المتصلبة بالحرارة. يمكن لهذه الطريقة أن تستخدم علي نطاق واسع بنفس الأجهزة والمعدات الموجودة حاليًا في صناعة الراتنجات، ومن الممكن تقنيًا وغير المكلف إنتاج هذه المواد المتصلبة بالحرارة القابلة لإعادة التدوير على المستوى التجاري.
وسوف تحل هذه المواد الجديدة المتصلبة بالحرارة محل المواد المتصلبة بالحرارة الحالية في العديد من التطبيقات مثل الأجهزة الإلكترونية الحديثة، فضلًا عن التطبيقات في صناعة السيارات والفضاء. ولكن الأهم من ذلك، فإن غالبية المنتجات المصنوعة من اللدائن المتصلبة بالحرارة التقليدية سوف تذهب إلى المكب النفايات إذا تم تنفيذ هذا البحث على نطاق واسع، سوف نرى القليل من المواد المتصلبة بالحرارة في مكب. النفايات وإعادة تدوير العديد منها، تمامًا مثل اللدائن الحرارية.
المكونات الإلكترونية المتصلبة بالحرارة مثل تلك الموجودة في الهواتف المحمولة مصيرها مقلب القمامة، لكن قدم بعض الباحثين طريقة لجعلها قابلة لإعادة الاستخدام.
وتشكل اللدائن حوالي 10% من النفايات الصلبة في أستراليا، وبينما نقوم بإعادة تدوير أنواع معينة من البلاستيك، وهناك مجموعة معينة من المواد البلاستيكية تسمي المواد المتصلبة بالحرارة، وهي شائعة في الأدوات الإلكترونية؛
حيث لا يمكن كسرها أو إعادة تدويرها إلى الآن.
نشرت دراسة في مجلة العلوم اليوم، توضح أن الباحثين وصفوا طرق لتصنيع مواد اللدن الحراري قابلة لإعادة التدوير وقابلة أيضًا للكسر وإعادة تشكيلها.
إذًا، ما هو اللدن الحراري، ولماذا تعد عملية إعادة تدويره شاقة؟
أولًا، فلنقوم باختبار الخواص التقليدية للمواد البلاستيكية القابلة لإعادة التدوير اللدن الحراري ومقارنتها بالمواد المتصلبة بالحرارة.
يمكن المواد اللدنة بالحرارة مثل "زجاجات اللبن البلاستيكية وقطع المكعبات وريش الجيتار" أن تذاب ويعاد تشكيلها مرارًا وتكرارًا، إذ عرضت زجاجة اللبن البلاستيكية للهب فسوف تعوج وتذوب " على الرغم من أني أوصي بعدم عمل ذلك؛ لأن الأبخرة مضره لك"
لكن المواد الصلبة بالحرارة -كمستلزمات المطبخ "معلقة البلاستيك" والمكونات الإلكترونية مثل البوردات- تحتفظ بقوتها ومتانتها حتي مع التسخين مما يجعلها مثالية لإنتاج العناصر المستديمة مع الأشكال الصلبة والكبير.
ترجع القدرة على مقاومة الحرارة إلى مرحلة "التصلب" أثناء عمليه التصنيع، مثل التسخين والضغط وإضافة عوامل محفزة- مما يغير من حاله المادة على مستوى الجزيئات. ونتيجة للتصلب، تترابط السلاسل الجزيئية في مواد التصلب بالحرارة كيميائيًا بشبكات قوية مترابطة بشكل متقاطع. مما يمنع ماده التصلب بالحرارة من الذوبان مثل اللدن الحراري، وعندما تتعرض مواد التصلب بالحرارة للتسخين فإنها تنكسر أو تتفحم.
وتشمل الأنواع الأكثر شيوعًا من مواد التصلب بالحرارة الإيبوكسيات والفينولات والبوليستر والسيليكون. بشكل عام تعد المواد التصلب بالحرارة معروفة بقوة التصاقها وكيميائياتها القوية ومقاومتها للحرارة . وخصائص متميزة في العزل الكهربائي والكيميائي، ونتيجة لخصائصها الممتازة، تستخدم مواد التصلب بالحرارة في نطاق واسع من التطبيقات في الالكترونيات الدقيقة والنقل والصناعات الفضائية، وكذلك في الورنيش والغراء. قدرة مقاومة الحرارة لدي اللدائن الصلبة بالحرارة أفضل من المواد اللدنة بالحرارة.
كسر ما هو غير قابل للكسر
قام كتاب مجلة العلوم اليوم بخلق لدائن صلبه بالحرارة قابلة لإعادة التدوير تسمي"بولي هيكسايدروترايزين" "بي اتش تي اس"، والتي يمكنها أن تذوب في حالة التعرض لحمض قوي؛ حيث قد تم معالجة وإعادة استخدام المونمور النقي "جزيئات صغيرة فردية من مادة البلاستيك "لصنع منتج جديد."
إن خصائص مواد ال بي اتش تي اس تتشابه مع خصائص مواد التصلب بالحرارة القابلة لإعادة التدوير مثل: الصلابة ومقاومة الحرارة والتفاعل الكيميائي وتقدم قدرة عالية على مقاومة المذيبات والضغط البيئي، وخاصة عندما يتم تعزيزها مع أنابيب الكربون النانوية. بالإضافة إلى ذلك، يستطيع الباحثين والعلماء تصنيع منتج جديد عن طريق تغيير بعض المكونات والتراكيب من المونامورات المستخدمة في التفاعل الكيميائي، وإنتاج منتج جديد قادر على إنتاج المواد الهلامية بخاصية الالتئام الذاتي .ويمكن تحطيم أو إذابة هذه المواد الهلامية عند التعرض لحمض شديد القوة. ويعد هذا العمل إنجاز هام، حيث إنه كان من الصعوبة لفترة طويلة أن نقوم بإعادة تدوير اللدائن المتصلبة بالحرارة. تستطيع هذه المواد المساعدة أن تخضع كلا من منتجات اللدن الحرارية والمواد المتصلبة بالحرارة لعمليات إعادة التدوير اعتماداً علي عمليات التصنيع.
وتستخدم مواد إزالة العرق عادة لتصنيع المواد المتصلبة بالحرارة مثل الفينوليكس، واللدائن البلاستيكية الحرارية وبولي أوكسي ميثيلين وتستخدم ماده البولي اوكسي ميثلين في القطع عالية الدقة والمكونات الهندسية عالية الكفاءة مثل عجلات المعدات الصغيرة ومحامل الكريات الفولاذية. وتستخدم الامينات العطرية والدهنية في صناعة المواد المتصلبة بالحرارة مثل الراتينجات البينوكسازينية، والتي تستخدم بعد ذلك لتصنيع منتجات مثل المركبات ذات درجة الحرارة العالية والمكونات الإلكترونية. هذه الأمينات هي أيضًا المواد الخام المستخدمة لإنتاج اللدائن الحرارية بما في ذلك النايلون العطرية لتصنيع الألياف عالية القوة مثل الياف كليفر (مثل تلك الموجودة في بعض سترات الواقية من الرصاص.)
وببساطة استخدام مكونات مختلفة من المونومرات يوفر العديد من المواد الهائلة المتنوعة. ذكر عملية البلمرة في مجلة العلوم اليوم يقوم على مدي الاستجابة الجيدة لتفاعل الامينات من الأمينات مع بارافورمالدهيد، لإعداد فئة جديدة من المواد المتصلبة بالحرارة. يمكن لهذه الطريقة أن تستخدم علي نطاق واسع بنفس الأجهزة والمعدات الموجودة حاليًا في صناعة الراتنجات، ومن الممكن تقنيًا وغير المكلف إنتاج هذه المواد المتصلبة بالحرارة القابلة لإعادة التدوير على المستوى التجاري.
وسوف تحل هذه المواد الجديدة المتصلبة بالحرارة محل المواد المتصلبة بالحرارة الحالية في العديد من التطبيقات مثل الأجهزة الإلكترونية الحديثة، فضلًا عن التطبيقات في صناعة السيارات والفضاء. ولكن الأهم من ذلك، فإن غالبية المنتجات المصنوعة من اللدائن المتصلبة بالحرارة التقليدية سوف تذهب إلى المكب النفايات إذا تم تنفيذ هذا البحث على نطاق واسع، سوف نرى القليل من المواد المتصلبة بالحرارة في مكب. النفايات وإعادة تدوير العديد منها، تمامًا مثل اللدائن الحرارية.
الرابط مصدر المقال
