Skalierung der Synthese von fluoreszierenden Polymeren mit Reactor-Ready
Chemisch wiederverwertbare fluoreszierende Polyester über die ringöffnende Copolymerisation von Epoxiden und Anhydriden
Taylor B. Young, Owaen G. Guppy, Alysia J. Draper, Joshua M. Whitington, Benson M. Kariuki, Alison Paul, Mark Eaton, Simon J. A. Pope und Benjamin D. Ward
Fakultät für Chemie, Universität Cardiff
Die exponentielle Zunahme der Produktion und des Verbrauchs von Kunststoffen in den letzten Jahrzehnten hat zu großen Umweltproblemen geführt. Um diese Herausforderung zu meistern, hat sich die jüngste Forschung auf die Entwicklung von chemisch recyclebaren Polymeren konzentriert. Herkömmliche Recyclingmethoden für Kunststoffe werden oft durch das Vorhandensein von Farbstoffen eingeschränkt, die bei der Wiederaufbereitung nicht entfernt werden können und dazu führen, dass recycelter Kunststoff die Farbe des ursprünglichen Materials beibehält.
Forscher der Universität Cardiff haben einkomponentige, farbige Polymere entwickelt, die in ihre Ausgangssäure bzw. ihren Ausgangsalkohol zurückverwandelt und zu farblosem Polymer umgewandelt werden können. Der Artikel untersucht die Verwendung von chromophorhaltigen Monomeren bei der ringöffnenden Epoxid-Anhydrid-Copolymerisation (ROCOP) zur Herstellung farbiger Polymere.
Diese Methode führt zu einer kovalenten Bindung des Farbstoffs innerhalb des Polymers, wodurch stark gefärbte Materialien entstehen, deren Eigenschaften sich kaum vom Basispolymer unterscheiden. Es werden nur Dotierungsmengen von Chromophoren benötigt.
Sie fanden heraus, dass die Zugabe von Epoxid-funktionalisierten Chromophoren eine Färbung und Lumineszenz der Polymere bewirkt. Die dotierten Polymere können depolymerisiert, der Chromophor entfernt und die Basismonomere neu hergestellt und repolymerisiert werden, um ein farbfreies Polymer zu erhalten.
Die Polymerisationsreaktionen wurden in einem Radleys 2-Liter Reactor-Ready Jacketed Lab Reactor durchgeführt, wobei ein Hei-TORQUE Rührer über Kopf rührte und die Temperatur mit einem Huber Ministat kontrolliert wurde. Dank der Möglichkeit, diese Reaktionen mit dem Reactor-Ready in einem größeren Maßstab durchzuführen, konnte die Gruppe 280-320 g Material in einer Reaktion synthetisieren. Die Forscher stellten fest, dass groß angelegte Homopolymerisationen von Epoxiden das Potenzial haben, exotherm zu sein. In Verbindung mit dem Huber Ministat wurde jedoch eine externe PT1000-Temperatursonde verwendet, die eine direkte Kontrolle der Reaktionstemperatur ermöglichte – so konnten Exothermien schnell erkannt und die Reaktion gekühlt werden.
Die Möglichkeit, ein gefärbtes Polymer chemisch zu recyceln, um ein reines weißes Polymer zu erhalten, löst eine wichtige Herausforderung in der Kunststoffrecyclingindustrie. Die Strategie sollte für eine breite Palette von Dotierstoffen geeignet sein, die unterschiedliche Funktionalitäten einbringen können, um dem Polymer maßgeschneiderte physikalische und chemische Eigenschaften zu verleihen. Diese Forschung hat das Potenzial, die Art und Weise, wie wir Polymere produzieren und verbrauchen, zu verändern und eine nachhaltigere Zukunft für unseren Planeten zu schaffen.
Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie der Reactor-Ready für die Forschungsgruppe von Dr. Ward ein „Game Changer“ war, sehen Sie sich unser Video ‚Scaling up sustainable polymer synthesis in Reactor-Ready‘ an.
