De udvidede muligheder for biobaserede polymerer

At finde innovative og bæredygtige løsninger til vores materialebehov er et af kernemålene for grøn kemi. De utallige plastik, der omslutter vores daglige liv - fra madrasser til mad og biler - er for det meste lavet af oliebaserede monomerer, som er byggestenene i polymerer. Derfor, at finde biobaserede monomerer til polymersyntese er attraktivt for at opnå mere bæredygtige løsninger inden for materialeudvikling.

I et blad udgivet i ACS Sustainable Chemistry &Engineering , forskere fra Kleij-gruppen præsenterer en ny vej til fremstilling af biobaserede polyestere med justerbare egenskaber. Forskerne bygger videre på terpenens β-elemens multifunktionelle struktur:tre dobbeltbindinger, der har tydelig reaktivitet, gør det muligt selektivt at transformere disse bindinger og dermed justere funktionaliteterne i polymerens rygrad. "Dette multifunktionelle terpenstillads er ret unikt og gør det muligt at finjustere den strukturelle mangfoldighed og prospektivt modulere polymer- og materialeegenskaber, "forklarer Arjan Kleij, ICIQ gruppeleder og ICREA professor.

ACS Kleij ingefærrod I samarbejde med virksomheden Isobionics, forskerne brugte β-elemen opnået gennem en innovativ sukkergæringsrute. Denne proces har vist sig at være en lovende start for brugen af ​​β-elemen som råmateriale til polymerisering. "Isobionics sukker-fermenteringsrute ændrer fuldstændigt omfanget af β-elemen tilgængelighed, som nu kan bruges i polymerproduktion, " forklarer Francesco Della Monica, postdoc forsker i Kleij-gruppen, der arbejder i det europæiske SUPREME-projekt, et MSCActions Individual Fellowship og første forfatter til papiret.

Via en ringåbnende copolymerisationsreaktion (ROCOP), forskerne kombinerede β-elemenoxider og phthalsyreanhydrid (en almindelig monomer, der bruges til fremstilling af polyestere) for at skabe den biobaserede lineære polymer poly(BEM-alt-PA) og dens relaterede struktur, tværbundet poly(BED-alt-PA). Disse transformationer blev opnået med katalytiske systemer (jern- og aluminiumaminotriphenolatkomplekser kombineret med bis-(triphenylphosphin) iminiumchlorid) udviklet tidligere af gruppen ved hjælp af ikke-kritiske, rigelige elementer til katalytisk polymerisation.

Når polyesteren er klargjort, der er to tilbageværende dobbeltbindinger fra den originale terpen-byggeblok, som let og selektivt kan adresseres og funktionaliseres, gør det muligt at skræddersy den endelige polyester. "Disse post-modifikationsreaktioner på en biobaseret polymer er ret sjældne. De fleste af de biobaserede monomerer, der er tilgængelige, har ikke funktionaliteter, "bemærker Della Monica.

Papiret er et udgangspunkt for yderligere udvikling af β-elemenbaserede polymerer, der gør det muligt at skræddersy egenskaberne af det endelige materiale (afhængigt af dets anvendelse) gennem lette postpolymerisationsmodifikationer. Papiret omhandler ikke materialets biologiske nedbrydning, selvom for Della Monica, "afhængigt af den endelige anvendelse, den ideelle ting er måske ikke bionedbrydning, men at skabe en genanvendelig polymer:dvs. tage et udgangsmateriale, skabe polymeren, brug det, genvinde det, og derefter nedbryde det på en kontrolleret måde og genbruge det materiale. Nu hvor vi har ideen om en cirkulær økonomi inden for rækkevidde, vi har brug for cirkulære processer, "slutter videnskabsmanden.