Grafiskt abstrakt. Kredit:Journal of the American Chemical Society (2022). DOI:10.1021/jacs.2c02569
Forskare i Japan har utvecklat en ny teknik för att skapa polymerer. Denna upptäckt förväntas leda till utvecklingen av plaster som är mer miljövänliga, värmebeständiga och transparenta.
Tidigare forskning, som den som utfördes av Nobelpristagaren Giulio Nattas grupp på 1960-talet, skapade polymerer med en teknik som kallas asymmetrisk katjonisk polymerisation. Men deras grupp kunde inte kontrollera molekylvikten. Att kontrollera molekylvikten hos polymerer, särskilt de som används vid tillverkning av plaster, är viktigt eftersom det påverkar många av plastens egenskaper. Styvare flytande polymerer med hög molekylvikt ger den bästa prestandan eftersom de är segare och mer motståndskraftiga mot kemiska skador och miljöskador.
En grupp som inkluderar lektor Mineto Uchiyama och professor Masami Kamigaito från Graduate School of Engineering vid Nagoya University, och professor Kotaro Sato från Tokyo Institute of Technology, har framgångsrikt syntetiserat optiskt aktiva polymerer med kontrollerad molekylvikt. För att utveckla kombinationstekniken för asymmetrisk levande katjonisk polymerisation, kombinerade de två befintliga tekniker:deras "levande katjoniska polymerisation" och Nattas "asymmetriska katjoniska polymerisation." Denna nya teknik skapar polymerer med kontrollerad molekylvikt och hög optisk aktivitet som kan kontrolleras kemiskt. Deras resultat rapporteras i Journal of the American Chemical Society .
Monomerer är byggstenarna i polymerer och kommer från olika källor. För att testa sin nya teknik började gruppen med bensofuran, som kan härledas från naturresurser och är en föregångare till polymeren polybensofuran. Bensofuran bildar styva polymerer med hög glastemperatur och hög transparens. Det är också kemiskt återvinningsbart. Dess höga glastemperatur gör att polymeren behåller sin hårda form, även vid extrema temperaturer. Därför är bensofuran användbar för att skapa hållbara transparenta termoplaster.
Som föreläsare Uchiyama förklarar, "Vår nya polymerisationsmetod kan kontrollera både kiraliteten och molekylvikten hos polybensofuran, vilket leder till unika optiskt aktiva polymermaterial med mycket kontrollerade strukturer. Denna forskning förväntas inte bara leda till utvecklingen av nya precisionspolymerisationsreaktioner men också till utvecklingen av nya funktionella polymermaterial. Eftersom polybensofuran har egenskaperna hos en mycket värmebeständig plast, förväntas det bli ett nytt material som ett värmebeständigt harts med optisk aktivitet."
Dessutom ser Uchiyama många användningsområden för föreningen. "Polybensofuran har en struktur som liknar polystyren, som är en av de viktigaste plasterna som används dagligen för olika produkter, såsom plastbehållare, fodral och förpackningar", säger han. "Medan polybensofuran inte används som en kommersiellt tillgänglig plast, har den en styvare molekylstruktur och en högre glastemperatur än polystyren. Vi ser att den används som en ny plast med goda termiska egenskaper. Dessutom kan dess unika optiska egenskaper ge ytterligare funktioner." + Utforska vidare
