Biyo-Bazlı Polimerlerin Genişleyen Olanakları
Yeşil kimyanın temel hedeflerinden biri malzeme ihtiyaçlarımıza yenilikçi ve sürdürülebilir çözümler bulmaktır. Yataklardan yiyeceğe ve arabalara kadar günlük hayatımızı saran sayısız plastik, çoğunlukla polimerlerin yapı taşları olan yağ bazlı monomerlerin bir araya gelmesi ile oluşmaktadır. Bu nedenle, polimer sentezi için biyo-bazlı monomerler elde etmek, malzeme gelişiminde sürdürülebilir çözümler için kullanılmaktadır.
ACS Sustainable Chemistry & Engineering dergisinde yayınlanan bir makalede, Kleij grubundaki araştırmacılar, ayarlanabilir özelliklere sahip biyo-bazlı polyesterleri hazırlamak için yeni bir yol keşfettiler. Araştırmacılar, terpen β-elemenin çok işlevli yapısı üzerinde farklı reaktiviteye sahip olan ve bu bağları seçici bir şekilde dönüştürmeye izin veren, böylece polimerin omurgasındaki işlevsellikleri değiştiren üç çift bağ inşa ettiler. ICIQ (Katalonya Kimya Araştırma Enstitüsü) grup lideri ve ICREA (Katalan Araştırma ve İleri Araştırmalar Kurumu) profesörü Arjan Kleij, “Bu çok işlevli terpen iskelesi oldukça benzersizdir ve yapısal çeşitliliğin ince ayarlarına ve ileriye yönelik polimer ve malzeme özelliklerinin modüle edilmesine izin vermektedir.” diye açıklıyor.
Arjan Kleij ve grubu, Isobionics şirketi ile iş birliği yaparak zencefil kökünden yenilikçi bir şeker fermantasyon yolu ile elde edilen β -elemene’den yararlandılar. Bu proses, β-elemenin polimerizasyon ham maddesi olarak kullanımı için ümit verici bir başlangıç olduğunu kanıtladı. Avrupa SUPREME projesinde çalışan, Kleij grubunda doktora sonrası araştırmacı olan, MSCActions Bireysel Bursunu alan ve birincisi olan, makalenin yazarı Francesco Della Monica, “İzobiyonik’in şeker fermantasyon yolu, artık polimer üretiminde kullanılabilen β -elemene’nin kullanılabilirlik ölçeğini tamamen değiştirmektedir.” diyor.
Araştırmacılar, bir halka açma kopolimerizasyon reaksiyonu (ROCOP) aracılığı ile biyo-bazlı doğrusal polimer poli(β-elemene monoksit-alt-ftalik anhidrit) ve bununla ilgili yapısını oluşturmak için β-elemene oksitleri, çapraz bağlı poli (BED-alt-PA)’i ve ftalik anhidriti (polyesterlerin hazırlanmasında kullanılan yaygın bir monomer) birleştirdi. Bu dönüşümler, katalitik polimerizasyon için kritik olmayan, bol elementler kullanan grup tarafından önceden geliştirilen katalitik sistemler (demir ve alüminyum aminotrifenolat kompleksleri ile bis- iminyum klorür (trifenilfosfin)) ile gerçekleştirildi.
Polyester hazırlandıktan sonra, orijinal terpen yapısı bloğundan geriye kalan iki çift bağ vardır, bunlar kolayca ve seçici olarak bulunup işlevselleştirilebilir ve nihai polyesterin özelleştirilmesine olanak sağlamış olurlar. Della Monica, “Biyo-bazlı bir polimer üzerindeki bu modifikasyon sonrası reaksiyonlar oldukça nadir gerçekleşir. Mevcut olan biyo-bazlı monomerlerin çoğu işlevsellik göstermez” diyor.
Kağıt, malzemesinin özelliklerini (kullanımına bağlı olarak) basit polimerizasyon sonrası modifikasyonlarla özelleştirilmesine izin veren β-elemene bazlı polimerlerin daha da geliştirilmesi için başlangıç noktası bir malzemedir. Della Monica, “Nihai kullanıma bağlı olarak ideal olan biyolojik bozunma değil, geri dönüştürülebilir bir polimer yaratmaktır. Yani bir başlangıç malzemesini alın, polimeri oluşturun, kullanın, ardından kontrollü bir şekilde bozun ve bu malzemeyi kurtarıp yeniden kullanın. Şimdi anladığımız döngüsel ekonomi fikrine sahip olduğumuza göre, döngüsel süreçlere ihtiyacımız vardır. “diyor.
Kaynak: phys.org
