Abbaubare verzweigte und vernetzte Polyester aus einem Bis(1,3-dioxolan-4-on)-Kern
Forschende fanden heraus, dass die Einführung eines bio-basierten bis(1,3-dioxolan-4-one) Kerns eine einfache Methode zur Synthese von vernetzten und verzweigten Polyestern ermöglicht, die unterschiedliche thermische Eigenschaften aufweisen.
Die Kontrolle der makromolekularen Architektur ist der Schlüssel zur maßgeschneiderten Herstellung von Polymeren, wobei vernetzte und verzweigte Topologien nützliche Volumeneigenschaften verleihen. Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von topologisch unterschiedlichen Polymeren basieren jedoch in der Regel auf Ausgangsmaterialien, die aus fossilen Brennstoffen gewonnen werden, und nicht abbaubaren Rückgratstrukturen. In dieser Arbeit wird ein einfacher Ansatz zur Herstellung von sowohl vernetzten als auch verzweigten Polyestern unter Verwendung eines biologisch gewonnenen Bis(1,3-dioxolan-4-on) (bisDOX)-Kerns vorgestellt. Durch die Copolymerisation von bisDOX mit leicht verfügbaren Diolen demonstrieren wir die Synthese von vernetzten Polyestern mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften und verstehen ihre Struktur-Eigenschafts-Beziehungen.
Lesetipp Polyester und Alkydharze
Polyester und Alkydharze gehören zu den vielfältigsten und wichtigsten Stoffklassen der Lackchemie, ihr Einsatz als Bindemittel ist längst etabliert. In der neuen, überarbeiteten Auflage „Polyester und Alkydharze“ geht Ulrich Poth detailliert auf Aufbau, Struktur und Eigenschaften dieser bedeutenden Bindemittelgruppen ein und unterzieht bisherige Erkenntnisse auf dem Gebiet einer kritischen Betrachtung. Den modernen Lackentwickler:innen zeigt er Rechenansätze und Wege auf, Polyester und Alkydharze in Versuchsplänen zu formulieren und systematisch zu variieren.
Zusätzlich werden verzweigte Polyester durch die Einführung eines trifunktionellen Alkoholmonomers mit verzweigten Strukturen synthetisiert, die durch detaillierte NMR-Spektroskopie charakterisiert werden. Modellverbindungsstudien zeigen die Reaktivität von bisDOX und identifizieren eine bevorzugte, aber nicht ausschließliche Reaktivität an primären gegenüber sekundären Hydroxylgruppen. Darüber hinaus werden mehrere End-of-Life-Schicksale untersucht, wobei sowohl die Wiederaufbereitbarkeit als auch die Abbaubarkeit der vernetzten Polyester erforscht werden. Diese Arbeit bietet Einblicke in die Synthese von topologisch unterschiedlichen Polyestern und hebt Informationen hervor, die für die zukünftige Gestaltung nachhaltigerer Materialien von Bedeutung sein könnten.
Quelle: Polymer Chemistry, Band 15, Ausgabe 39, 20. September 2024, Seiten 3983-3990