Các nhà nghiên cứu phát triển Polyester sinh học mạnh mẽ, bền bỉ

Các nhà nghiên cứu ở Hà Lan đã phát triển một phương pháp cho phép sản xuất một loại polyester dựa trên sinh học bền và chắc. Một chiến lược tổng hợp đơn giản được sử dụng bởi nhóm Hóa học bền vững công nghiệp do Giáo sư Gert-Jan Gruter tại Đại học Amsterdam đứng đầu báo cáo đã khắc phục được khả năng phản ứng thấp vốn có của các diol thứ cấp dựa trên sinh học, tạo ra một loại polyester có tính chất cơ học và nhiệt tốt cũng như một trọng lượng phân tử cao. Nghiên cứu được mô tả trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature Communications và một bài báo trên trang web của Đại học Amsterdam.

Nói chung, nhựa polyester được tổng hợp từ các phân tử dialcol và diacid nhỏ, bài báo trên trang web của trường đại học giải thích. Các monome này được ghép nối trong một phản ứng ngưng tụ, dẫn đến một chuỗi polyme dài gồm các khối xây dựng phân tử theo kiểu xen kẽ. Các tính chất vật liệu là kết quả của cả số lượng khối xây dựng tạo nên chuỗi polyme và từ các tính chất vốn có của các monome. Đặc biệt, độ cứng của chúng là chìa khóa tạo nên một loại nhựa cứng, chắc và bền.

Kiểm tra độ bền kéo của polyme sinh học (trái) và một mẫu màng polyme.

Để đạt được một vật liệu dựa trên sinh học có các đặc tính tương tự, isosorbide dialcohol có nguồn gốc từ glucose cho thấy nhiều hứa hẹn, vì nó có cấu trúc phân tử rất cứng và đã có sẵn trong công nghiệp. Tuy nhiên, isosorbide khá không phản ứng, và trong hai thập kỷ qua, việc thu được các polyeste dựa trên isosorbide hữu ích đã được chứng minh là rất khó khăn, theo bài báo. Gần như không thể đạt được các chuỗi polyme dài thích hợp (để đạt được độ dẻo nhất định) trong khi kết hợp đủ lượng isosorbide (để đạt được vật liệu bền và chắc), nó lưu ý.

Tiến sĩ Daniel Weinland, tác giả đầu tiên của bài báo trên tạp chí Nature Communications , và các đồng nghiệp của ông đã tìm ra giải pháp bằng cách kết hợp rượu aryl trong quá trình trùng hợp. Điều này dẫn đến tại chỗhình thành các este aryl phản ứng và tăng cường đáng kể khả năng phản ứng của nhóm cuối trong giai đoạn cuối của quá trình tổng hợp polyester khi khả năng phản ứng thấp của isosorbide ức chế sự phát triển của chuỗi trong các quy trình nóng chảy truyền thống. Kết quả là, các vật liệu có trọng lượng phân tử cao có thể được sản xuất với sự kết hợp của các phân số cao của diol thứ cấp cứng, dựa trên sinh học, thậm chí lên đến 100 mol%. Các nhà nghiên cứu cho biết, lần đầu tiên có thể sản xuất poly (isosorbide succinate) trọng lượng phân tử cao, polyester thu được từ isosorbide và axit succinic. Loại nhựa bền này thu được vượt trội so với các loại nhựa hiện có như PET về khả năng chịu nhiệt, một thuộc tính quan trọng khi rửa các chai có thể tái sử dụng thường ở 85°C (185°F).

Phương pháp trùng hợp trùng hợp mới được mô tả trong bài báo được sử dụng bởi sự đơn giản trong vận hành và việc sử dụng các thiết bị tổng hợp polyester tiêu chuẩn, theo cách tiếp cận của bài báo trên trang web của trường đại học. Nó phù hợp với cả các chế phẩm polyester hiện có và mới, và các nhà nghiên cứu thấy trước việc áp dụng các phương pháp tương tự trong các loại polyme khác, chẳng hạn như polyamit và polycacbonat.

Nghiên cứu này được thực hiện trong khuôn khổ dự án RIBIPOL (Polyester dựa trên sinh học cứng mới cho các ứng dụng quy mô lớn tiềm năng) do Hội đồng nghiên cứu Hà Lan NWO tài trợ với sự đóng góp của ngành. Loại thứ hai bao gồm Lego, công ty đã hỗ trợ dự án như một phần trong quá trình tìm kiếm các giải pháp thay thế không hóa thạch cho gạch nhựa của mình và Avantium, công ty quan tâm đến các ứng dụng chai và phim.

(Theo www.plasticstoday.com)