Udržitelné polyurethanové pěny se zlepšenou recyklovatelností

Abstract

Polyurethanes (PURs) are among the most versatile polymeric materials, widely used in foams, coatings, adhesives, and structural components due to their tunable mechanical properties, low density, and excellent thermal insulation performance. However, their conventional production relies heavily on petrochemical resources and involves toxic intermediates, while their end-of-life management remains challenging, with most waste being incinerated or landfilled. Consequently, there is a growing need to develop more sustainable PUR systems that integrate renewable raw materials, safer chemistries, and efficient recycling strategies. In this thesis, the development of sustainable PUR foams based on renewable resources and their integration into a circular materials concept were investigated. The work focuses on the design of bio-based polyols, the preparation of PUR foams with tailored structures, the incorporation of functional moieties to enhance degradability, and the development of chemical recycling routes that enable material reuse. The first subsection (4.1) describes the synthesis of bio-based poly(ester-ether) polyols via melt polycondensation of succinic acid and tetraethylene glycol, using multifunctional alcohols to control branching and functionality. The resulting polyols exhibited low...

Polyuretany (PUR) patří mezi nejuniverzálnější polymerní materiály, které jsou široce využívány v pěnách, nátěrech, lepidlech a konstrukčních komponentech díky svým laditelným mechanickým vlastnostem, nízké hustotě a vynikajícím tepelně-izolačním vlastnostem. Jejich konvenční výroba je však silně závislá na petrochemických zdrojích a zahrnuje toxické meziprodukty, přičemž nakládání s PUR odpady na konci životního cyklu zůstává problematické, kdy většina odpadu je spalována nebo ukládána na skládky. Proto roste potřeba vyvíjet udržitelnější PUR systémy, které vhodně kombinují obnovitelné suroviny, bezpečnější chemické postupy a efektivní strategie recyklace. V této práci byl zkoumán vývoj udržitelných PUR pěn na bázi obnovitelných zdrojů a jejich začlenění do konceptu cirkulárních materiálů. Práce se zaměřuje na návrh bio-polyolů, přípravu PUR pěn s řízenou strukturou, začlenění funkčních skupin pro zvýšení degradovatelnosti PUR a vývoj chemických recyklačních postupů umožňujících opětovné využití materiálu. První podkapitola (4.1) popisuje syntézu bio-poly(ester-ether) polyolů pomocí polykondenzace v tavenině kyseliny jantarové a tetraethylenglykolu a za současného použití multifunkčních alkoholů pro řízení větvení a funkčnosti. Výsledné kapalné polyoly vykazovaly nízkou viskozitu, potlačenou...