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Em um artigo recente em Natureza Comunicações, os pesquisadores do grupo Industrial Sustainable Chemistry liderado pelo Prof. Gert-Jan Gruter dão um passo importante para a produção de poliésteres rígidos totalmente de base biológica. Eles apresentam uma estratégia de síntese simples, mas inovadora, para superar a reatividade inerentemente baixa dos dióis secundários de base biológica e chegar a poliésteres com propriedades mecânicas e térmicas muito boas e, ao mesmo tempo, altos pesos moleculares. Ele permite a produção de plásticos de base biológica muito fortes e duráveis a partir de blocos de construção que já estão disponíveis comercialmente.
A pesquisa descrita no Natureza Comunicações O artigo foi realizado dentro do projeto RIBIPOL financiado pelo Conselho de Pesquisa Holandês NWO com contribuições da indústria, principalmente LEGO e Avantium. A empresa de brinquedos apoiou o projeto na busca de alternativas não fósseis para seus tijolos de plástico. A Avantium está interessada em aplicações de garrafas e filmes. O primeiro autor do artigo é o estudante de doutorado Daniel Weinland, que se formou em 27 de outubro. No total, estão envolvidos no projeto RIBIPOL 5 alunos de doutoramento, dos quais 2 defenderam recentemente a sua tese.
Em geral, os plásticos de poliéster são sintetizados a partir de pequenas moléculas de diálcool e diácido. Esses monômeros são acoplados em uma reação de condensação, resultando em uma longa cadeia polimérica de blocos moleculares de forma alternada. As propriedades macroscópicas do material resultam tanto do número de blocos de construção que compõem a cadeia polimérica quanto das propriedades inerentes dos monômeros. Em particular, sua rigidez é a chave para um plástico firme, forte e durável. A este respeito, o diálcool isossorbido derivado da glicose é único entre os potenciais monômeros de base biológica. Tem uma estrutura molecular muito rígida e já está disponível industrialmente.
No entanto, a isossorbida é pouco reativa e, nas últimas duas décadas, provou ser bastante desafiadora obter poliésteres à base de isossorbida úteis. Era quase impossível chegar a cadeias poliméricas suficientemente longas (para atingir uma certa ductilidade) enquanto incorporava quantidades suficientemente altas de isossorbida (para chegar a um material forte e durável).
Incorporando um álcool arílico
Weinland e seus colegas do RIBIPOL superaram esse impasse incorporando um álcool arílico no processo de polimerização. Isto leva a no local formação de ésteres arílicos reativos e um aumento significativo da reatividade do grupo final durante a policondensação, o último estágio da síntese de poliéster quando a baixa reatividade dos isossorbidos inibe o crescimento da cadeia na poliesterificação por fusão tradicional. Como resultado, materiais de alto peso molecular podem ser produzidos com a incorporação de altas frações do diol secundário rígido de base biológica, até 100% em mol. Pela primeira vez, poli(succinato de isossorbida) de alto peso molecular pode ser produzido, o poliéster obtido a partir de isossorbida e ácido succínico. Os plásticos fortes resultantes superam os plásticos existentes, como o PET, em termos de resistência ao calor, o que é relevante, por exemplo, para reutilização – pense na lavagem de garrafas que ocorre a 85 °C. Os polímeros à base de isossorbida também apresentam propriedades mecânicas e de barreira promissoras que podem superar os materiais comuns à base de fósseis.
A nova abordagem de polimerização descrita no artigo é caracterizada pela simplicidade operacional e pelo uso de equipamento padrão de síntese de poliéster. Adapta-se a composições de poliéster existentes e novas; os pesquisadores prevêem a exploração de composições de poliéster anteriormente inacessíveis baseadas em monômeros com baixa reatividade, mas também a aplicação de métodos semelhantes em outras classes de polímeros, como poliamidas e policarbonatos.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universiteit van Amsterdam. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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