Nowatorską metodę produkcji polimerów opracowali naukowcy z Japonii. Oczekuje się, że dzięki temu odkryciu powstanie bardziej przezroczyste, żaroodporne i przyjazne dla środowiska tworzywa sztuczne.

Asymetryczna polimeryzacja kationowa, proces zastosowany po raz pierwszy w latach 60 XX wieku przez zespół badawczy laureata Nagrody Nobla Giulio Natty, pozwolił na stworzenie polimerów. Ich zespół nie był jednak w stanie regulować masy cząsteczkowej. Ponieważ wpływa na wiele właściwości tworzyw sztucznych, zarządzanie masą cząsteczkową polimerów ma kluczowe znaczenie, zwłaszcza tych stosowanych w inżynierii tworzyw sztucznych.

Polimery o wysokiej masie cząsteczkowej i sztywniejsze płynące działają najlepiej, ponieważ są bardziej trwałe i odporne na uszkodzenia spowodowane chemikaliami i środowiskiem.

Nowa technika

Zespół kierowany przez profesora Kotaro Sato z Tokyo Institute of Technology, wykładowcę Mineto Uchiyama z Graduate School of Engineering Uniwersytetu Nagoya oraz profesorów Masami Kamigaito i Masami Kamigaito z powodzeniem stworzył optycznie aktywne polimery, które kontrolują masę cząsteczkową.

Połączyli dwie istniejące techniki, żywą polimeryzację kationową i asymetryczną polimeryzację kationową Natty, aby stworzyć technikę kombinowaną asymetrycznej żyjącej polimeryzacji kationowej.

Za pomocą tej nowatorskiej techniki można wytwarzać polimery o wysokiej aktywności optycznej i kontrolowanej masie cząsteczkowej. American Chemical Society Journal opublikował raport na temat swoich odkryć.

Bloki budulcowe polimerów, znane jako monomery, pochodzą z różnych źródeł. Zespół wykorzystał benzofuran, prekursor polimerowego polibenzofuranu, który można wytwarzać z zasobów naturalnych, aby przetestować swoją nowatorską technikę.

Dzięki wysokiej przezroczystości i wysokiej temperaturze zeszklenia benzofuran może wytwarzać sztywne polimery. Można go również poddać recyklingowi chemicznemu. Ze względu na wysoką temperaturę zeszklenia polimer może wytrzymać ekstremalnie wysokie temperatury bez utraty sztywnego kształtu.

Dlatego benzofuran można wykorzystać do wytwarzania przezroczystych tworzyw termoplastycznych, które są zrównoważone.

Początek czegoś nowego

Według wykładowcy Uchiyamy, ich nowatorska technika polimeryzacji umożliwiła im precyzyjne kontrolowanie chiralności i masy cząsteczkowej polibenzofuranu, dzięki czemu uzyskano nowe optycznie aktywne materiały polimerowe, które mają precyzyjną kontrolę strukturalną.

Oczekiwanymi wynikami tych badań są zarówno stworzenie nowych precyzyjnych reakcji polimeryzacji, jak i stworzenie nowych funkcjonalnych materiałów polimerowych. Przewiduje się, że polibenzofuran rozwinie się w nową substancję jako żaroodporną żywicę o działaniu optycznym, ponieważ ma właściwości wysoce odpornego na ciepło tworzywa sztucznego.

Uchiyama widzi również szeroki zakres zastosowań tej substancji. Polistyren, jedno z podstawowych tworzyw sztucznych stosowanych na co dzień w różnych produktach, takich jak walizki, plastikowe pojemniki i opakowania, jest strukturalnie podobny do polibenzofuranu.

Struktura molekularna polibenzofuranu, który nie jest stosowany w plastiku dostępnym w handlu, jest sztywniejsza, a jego temperatura zeszklenia jest wyższa niż polistyrenu.

Nowa substancja jest postrzegana przez zespół jako nowy plastik o korzystnych właściwościach termicznych. Ponadto jego charakterystyczne właściwości optyczne mogą zapewnić nowe funkcje, donosi Science Daily.

Opracowanie: irme.pl