The Circularity of Rings: Chemical Recycling of Polyesters
Tid: Fr 2025-10-10 kl 13.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/63931291702
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap
Respondent: Vincent Nieboer , Polymerteknologi, Karin Odelius
Opponent: Associate Professor Will Gutekunst, Georgia Institute of Technology, USA
Handledare: Professor Karin Odelius, Polymerteknologi, Wallenberg Wood Science Center; Docent Peter Olsén, Linköpings universitet; Doktor Jakob Wohlert, Fysik, Wallenberg Wood Science Center, Biokompositer
Abstract
För att minska mängden plastavfall som genereras och lagras, behöver kemisktåtervinningsbara polymerer och återvinningsstrategier utvecklas.Ringöppningspolymerisation, som är en jämviktsreaktion, har identifierats somen lovande metod för kemisk återvinning av polymerer. Detta beror på denjämvikt som uppstår mellan monomer/cykliska strukturer och polymer, vilkenmöjliggör effektiva ringslutningsreaktioner. Denna avhandling undersökertermodynamiken som är kopplad till ringöppningspolymerisation i syfte attfrämja utvecklingen av strategier för kemisk återvinning till monomer och andracykliska strukturer.För att minska behovet av experimentellt arbete utvecklades enberäkningsmodell baserad på molekyldynamiksimuleringar, för att teoretisktbestämma termodynamiken för ringöppningspolymerisation av olikamonomerer. Modellen, tillsammans med experimentellt framtagna data ochlitteraturvärden, gav atomistisk insikt och ledde därmed till en ny förståelse aventalpi och entropibegreppen i ringöppningspolymerisation. Framföralltklargjordes det att polymerisationsentalpin inkluderar ett energibidrag frånpolymera konformationer, utöver den kända ringspänningsenergin. För att ökamöjligheten till kemisk återvinningen utvecklades också en utökadtermodynamisk beskrivning av ring-kedja-jämvikter (RCE) där ringar större änmonomer inkluderades. Fördelarna av detta tillvägagångssätt framgår av deneffektiva kemiska återvinningen av polymerer under förhållanden somkonventionell termodynamik inte kan beskriva. RCE analyserades vidare medhjälp av slumpvandringsmodeller och en teoretisk metod för att beräknajämviktsparametrar etablerades. En nackdel med RCE-system är behovet avaktiva katalysatorer som ofta leder till ”backbiting”-reaktioner, och därmedsvårigheter i att kontrollera arkitekturen hos sampolymererna. För attmöjliggöra kontrollerad syntes av block-, gradient- eller slumpmässigasampolymerer trots detta, härleddes en ekvation baserad påpolymerisationskinetik, som validerades experimentellt och dess parametraranvändes för att framställa sampolymerer med fördefinierade arkitekturer.Förhoppningen är att de teorier som utvecklats i denna avhandling kan bidra tillförståelsen av ringöppningspolymerisation och tekniska framsteg inom kemiskåtervinning.