Işığa Duyarlı Monomer, Poliüretanların Işıkla Bozunmasına Olanak Sağlıyor
Avustralya ve Almanya’daki bilim insanları, poliüretanların fotolize edilmesi için yeni bir yöntem açıkladılar. Queensland Teknoloji Üniversitesi’nden Christopher Barner-Kowollik liderliğindeki grup, UV ışığına maruz kaldığında polimerin parçalanmasını sağlayan, ışığa duyarlı o-nitrobenzil parçalarını poliüretanın içine kattılar. Barner-Kowollik, bu yaklaşımın poliüretan bazlı bozunabilir ambalaj ve yapıştırıcıların geliştirilmesine yardım edebileceğini ve diğer polimerlere de uygulanabileceğini umduğunu söylüyor.
Görsel: O-nitrobenzil-dialkolun heksametilen diizosiyanat (üstte) ve fotoliziyle (altta) kademeli büyüme polimerizasyonunun reaksiyon şeması
Poliüretanlar, dolgu malzemeleri ve yapıştırıcılar gibi endüstriyel ürünlerden ilaç salımı ve biyouyumlu malzemelere kadar pek çok alanda yaygın olarak kullanılan bir polimer sınıfıdır. Poliüretan bazlı polimerlerin özellikleri oldukça değişkendir ve onları oluşturan monomerlerin yapıları değiştirilerek ayarlanabilirler. Ancak, güçlü üretan bağı ve genellikle poliüretanlardaki yüksek derecede çapraz bağlanma, çevreye zarar vermeden parçalanmalarını zorlaştırır. Çevre dostu yollarla parçalanabilen poliüretanlar üretmeye çabalayan poliüretanların atık yönetimi, tipik olarak yoğun enerjili ve yüksek derecede kirletici gazlar üreten yanma reaksiyonunu (hızlı yanma reaksiyonu, patlama) kapsar.
Barner-Kowollik ve çalışma arkadaşları tarafından geliştirilen strateji, UV ışığını kullanarak poliüretanları bozuyor. Poliüretanlar genellikle bir diizosiyanatın bir poliol ile reaksiyona sokulmasıyla hazırlanır ve sonuncusu, polimere ışıkla bozunabilirlik kazandırmayı hedefleyen gruptur. Işığa duyarlı bir o-nitrobenzil parçasını başlangıç dialkollerine dahil ettikten sonra, diizosiyanatla kademeli büyüme polimerizasyonu herbir monomer biriminde fotobölünebilir (ışıkla ayrılabilir) noktalara sahip polimerler oluşturdu. UV ışınlamasında, o-nitrobenzil grubu bir Norrish II tipi reaksiyona uğrar ve bunun sonucunda C-O bağının heterolitik bölünmesine ve bir keton-nitroso bileşiğinin oluşumuna neden olur.
Kızılötesi spektroskopi (infrared spectroscopy, IR) ve 1H-NMR tekniklerinin birleştirilmesi yoluyla, araştırma grubu o-nitrobenzil parçalarının bozunma yolunu keşfedebildiler. Kanada’daki Western Üniversitesi’nde polimer kimyası ve akıllı malzemeler konusunda uzman olan Elizabeth Gillies, çalışmanın bu yönünü özellikle dikkate değer buldu. “O-nitrobenzil grupları daha önce ışıkla parçalanabilirliği sağlamak için polimerlere dahil edilmiş olsa da … [bu çalışma] bozunma mekanizmasına ilişkin anlayışımızı geliştirecek … [ve] gelecekte ışıkla parçalanabilir polimerlerin tasarımına yardımcı olacaktır,” diyor Chemistry World’e.
Barner-Kowollik’ e göre gelecekteki çalışmalar için en büyük zorluk, yığın (bulk) malzemelerin bozunmasında yatıyor. “İlk yaklaşımımız, yığın (bulk) poliüretanın fotodegradasyonundan ibaretti. Ne yazık ki, ışık saçılımı nedeniyle, malzeme ışık işlemimize tepkisiz kaldı. Burada, özellikle ince filmlerde iyi sonuç veren, katman katman (layer-by -ayer) bir yaklaşımla bu sınırlamaların üstesinden geldik. Gelecekteki çalışmalarda, daha dayanıklı plastik malzemelerin bozunması için kullanılan daha uzun ışık dalga boyları görülecek.”
Kaynak: chemistryworld.com
