Revival of Polyester-Based Polyurethane Technology: High-Yield Monomer Recovery Using Scalable, Basic Chemical Processes

聚酯纤维 聚氨酯 产量(工程) 单体 材料科学 化学工程 高分子科学 高分子化学 化学 工艺工程 有机化学 聚合物 复合材料 工程类
作者
Patrick Schara,Tankut Türel,Berend Eling,Željko Tomović
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:13 (11): 4526-4534 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.4c10512
摘要

Polyurethanes (PUs) offer exceptional versatility due to their tunable thermal and mechanical properties, enabling their use across various applications, from foams and compact materials to adhesives. However, the disposal of PU waste presents significant environmental challenges, as current recycling processes are complex, requiring harsh conditions and large excesses of reactants. Moreover, such processes yield mixtures of monomers and oligomers that are challenging to purify. This study introduces a dual-pathway approach for the closed-loop recycling of conventional polyester polyol-based polyurethanes into high-purity monomers using base-catalyzed depolymerization methods. Two recycling strategies were explored: a one-pot hydrolysis method and a two-step depolymerization. The one-pot hydrolysis yielded adipic acid, monoethylene glycol (MEG), and 4,4′-methylenedianiline (4,4′-MDA).
Alternatively, the two-step process first targeted the cleavage of the ester
linkages utilizing methanol, producing dimethyl adipate and MEG, followed by
hydrolysis of the urethane bond releasing 4,4′-MDA and additional MEG. Both recycling approaches achieved depolymerization of a model polyurethane material into well-defined monomers with high yields and purities. Our findings highlight that despite the recent preference of the industry for polyether polyols, polyester polyols hold great potential for closed-loop recycling, tremendously
increasing the recyclability of PU waste. This work demonstrates that the innovative extension of established chemistries can enable practical, scalable recycling solutions, supporting a shift toward circular, polyester polyol-based PU systems wherever feasible.
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