Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Bringing cured silicone elastomers back to processable polymers

Sandberg, Pauline LU (2025) KASM15 20242
Centre for Analysis and Synthesis
Abstract
The recycling of cured silicone elastomers addresses three critical challenges: reducing the energy-intensive production and demand for raw materials and improving waste management for synthetic and natural rubber materials. A significant obstacle is the strong crosslinks within the polymer network, which give these materials their unique properties but also make them non-biodegradable and difficult to recycle. This study aims to identify a disintegration method suitable for industrial applications that safely and efficiently makes it possible to recover silicone elastomers.
The explored methods involved swelling polydimethylsiloxane (PDMS) with various solvents, combined with acidic and basic reagents, which is a combination previously... (More)
The recycling of cured silicone elastomers addresses three critical challenges: reducing the energy-intensive production and demand for raw materials and improving waste management for synthetic and natural rubber materials. A significant obstacle is the strong crosslinks within the polymer network, which give these materials their unique properties but also make them non-biodegradable and difficult to recycle. This study aims to identify a disintegration method suitable for industrial applications that safely and efficiently makes it possible to recover silicone elastomers.
The explored methods involved swelling polydimethylsiloxane (PDMS) with various solvents, combined with acidic and basic reagents, which is a combination previously used in studies of disintegration techniques. To improve industrial applicability, efforts were made to use reagents that were both effective and environmentally friendly. Swelling agents helped address this challenge by reducing the amount of reagent required.

Experimental results demonstrated that a combination of 2-butanone and HCl outperformed other tested solvent-reagent pairs, including heptane-HCl, heptane-acetic acid, 2-butanone-acetic acid, 2-butanone-KOH, 2-butanone-adipic acid, THF-HCl, THF-acetic acid, and THF-adipic acid. This is an interesting result, confirming that the swelling ability of the solvent, which would be THF, is not the only factor leading to the best disintegration results. The most effective disintegration was achieved using an old flask of 2-butanone, which, after analysis, was found to contain impurities. Further investigation suggests these impurities might trigger additional disintegration reactions alongside the acid-catalyzed processes.
The results overall suggest that interactions between reagents and PDMS material vary significantly with different solvents. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Gummiindustrin står inför stora utmaningar när det gäller återvinning. Globalt sett är deponering av gummi, särskilt bildäck, ett allvarligt problem då dessa material, tack vare sin robusta kemiska struktur, inte bryts ner i naturen. Idag är förbränning den främsta metoden för att hantera gummiavfall. Denna process frigör den stora mängden energi som är lagrad i gummits molekylära struktur och bidrar därmed till energiproduktionen. Samtidigt är gummiproduktion mycket energikrävande samt beroende av extraktion av råvaror, vilket gör att förbränning ur ett resursekonomiskt perspektiv är långt ifrån optimalt.
Forskning på alternativa återvinningsmetoder pågår och delas huvudsakligen in i mekanisk och kemisk återvinning. Mekanisk återvinning... (More)
Gummiindustrin står inför stora utmaningar när det gäller återvinning. Globalt sett är deponering av gummi, särskilt bildäck, ett allvarligt problem då dessa material, tack vare sin robusta kemiska struktur, inte bryts ner i naturen. Idag är förbränning den främsta metoden för att hantera gummiavfall. Denna process frigör den stora mängden energi som är lagrad i gummits molekylära struktur och bidrar därmed till energiproduktionen. Samtidigt är gummiproduktion mycket energikrävande samt beroende av extraktion av råvaror, vilket gör att förbränning ur ett resursekonomiskt perspektiv är långt ifrån optimalt.
Forskning på alternativa återvinningsmetoder pågår och delas huvudsakligen in i mekanisk och kemisk återvinning. Mekanisk återvinning används redan inom industrin, där gummi mals ner till pulver som kan integreras i nyproduktion. Nackdelen är dock att de mekaniska egenskaperna hos materialet försämras kraftigt, vilket gör att det enbart kan användas som fyllnadsmedel. Kemisk återvinning, däremot, erbjuder möjligheten att specifikt bryta molekylära bindningar, vilket bevarar materialets ursprungliga egenskaper och gör det mer användbart för nytillverkning. Begränsningen är att nedbrytningen av dessa starka korslänkningar kräver mycket kraftfulla medel, vilket gör dem svåra att använda inom industrin på grund av deras påverkan på både utrustning och miljö. Av den anledningen behövs mer forskning för att hitta metoder som minskar beroendet av sådana reagens.
Ett lovande tillvägagångssätt, som undersöks i denna rapport, är att använda svällningsmedel. Dessa kan öppna upp gummistrukturen och därmed göra den mer mottaglig för reagens, vilket potentiellt minskar mängden kemikalier som behövs för nedbrytning.
Fokus i denna studie ligger på silikongummi, där olika metoder har testats för att omvandla materialet till en återvinningsbar form. Resultaten visar att kombinationen av svällningsmedel och reagens är effektiv för att bryta ner silikongummit, men också att metoden kräver noggrann optimering av medelskombinationen för bästa resultat. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Sandberg, Pauline LU
supervisor
organization
course
KASM15 20242
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Silicone elastomers, recycling, polymer technology
language
English
id
9185942
date added to LUP
2025-03-12 08:39:03
date last changed
2025-03-12 08:39:03
@misc{9185942,
  abstract     = {{The recycling of cured silicone elastomers addresses three critical challenges: reducing the energy-intensive production and demand for raw materials and improving waste management for synthetic and natural rubber materials. A significant obstacle is the strong crosslinks within the polymer network, which give these materials their unique properties but also make them non-biodegradable and difficult to recycle. This study aims to identify a disintegration method suitable for industrial applications that safely and efficiently makes it possible to recover silicone elastomers.
The explored methods involved swelling polydimethylsiloxane (PDMS) with various solvents, combined with acidic and basic reagents, which is a combination previously used in studies of disintegration techniques. To improve industrial applicability, efforts were made to use reagents that were both effective and environmentally friendly. Swelling agents helped address this challenge by reducing the amount of reagent required.

Experimental results demonstrated that a combination of 2-butanone and HCl outperformed other tested solvent-reagent pairs, including heptane-HCl, heptane-acetic acid, 2-butanone-acetic acid, 2-butanone-KOH, 2-butanone-adipic acid, THF-HCl, THF-acetic acid, and THF-adipic acid. This is an interesting result, confirming that the swelling ability of the solvent, which would be THF, is not the only factor leading to the best disintegration results. The most effective disintegration was achieved using an old flask of 2-butanone, which, after analysis, was found to contain impurities. Further investigation suggests these impurities might trigger additional disintegration reactions alongside the acid-catalyzed processes.
The results overall suggest that interactions between reagents and PDMS material vary significantly with different solvents.}},
  author       = {{Sandberg, Pauline}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Bringing cured silicone elastomers back to processable polymers}},
  year         = {{2025}},
}