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Surmonter la faible réactivité des diols secondaires biosourcés dans la synthèse des polyesters

Dans un récent posting paru dans Mother nature Communications. Ils présentent une stratégie de synthèse very simple, mais innovante, pour surmonter la faible réactivité inhérente des diols secondaires biosourcés et arriver à des polyesters qui ont de très bonnes propriétés mécaniques et thermiques, et en même temps des poids moléculaires élevés. Il permet la manufacturing de plastiques biosourcés très solides et durables à partir de blocs de building déjà disponibles dans le commerce.

La recherche décrite dans l’article de Nature Communications a été menée dans le cadre du projet RIBIPOL financé par le Conseil néerlandais de la recherche NWO avec des contributions de l’industrie, notamment LEGO et Avantium. L’entreprise de jouets a soutenu le projet dans le cadre de la recherche d’alternatives non fossiles pour ses briques en plastique. Avantium s’intéresse aux programs de bouteilles et de movies. Le leading auteur de l’article est le doctorant Daniel Weinland, qui a obtenu son diplôme le 27 octobre. Au full, 5 doctorants sont impliqués dans le projet RIBIPOL, dont 2 ont soutenu leur thèse récemment.

En général, les plastiques polyesters sont synthétisés à partir de petites molécules de dialcool et de diacide. Ces monomères sont couplés dans une réaction de condensation, résultant en une longue chaîne polymère de blocs de building moléculaires de manière alternée. Les propriétés macroscopiques des matériaux résultent à la fois du nombre de blocs de construction qui composent la chaîne polymère et des propriétés inhérentes des monomères. En particulier, leur rigidité est la clé d’un plastique ferme, solide et resilient. À cet égard, le dialcool isosorbide dérivé du glucose est distinctive parmi les monomères biosourcés potentiels. Il a une composition moléculaire très rigide et est déjà disponible industriellement.

Cependant, l’isosorbide est plutôt non réactif et, au cours des deux dernières décennies, il s’est avéré assez difficile d’obtenir des polyesters à foundation d’isosorbide utiles. Il était presque impossible d’arriver à des chaînes polymères suffisamment longues (pour atteindre une certaine ductilité) tout en incorporant des quantités suffisamment élevées d’isosorbide (pour arriver à un matériau solide et strong).

Incorporer un alcool arylique

Weinland et ses collègues de RIBIPOL ont surmonté cette deadlock en incorporant un alcool arylique dans le processus de polymérisation. Cela conduit à la formation in situ d’esters d’aryle réactifs et à une amélioration significative de la réactivité des groupes terminaux lors de la polycondensation. En conséquence, des matériaux de poids moléculaire élevé pourraient être produits avec l’incorporation de fractions élevées du diol secondaire rigide biosourcé, même jusqu’à 100 % en moles. Pour la première fois, un poly(succinate d’isosorbide) de haut poids moléculaire a pu être produit, le polyester obtenu à partir d’isosorbide et d’acide succinique. Les plastiques solides qui en résultent surpassent les plastiques existants comme le PET en termes de résistance à la chaleur, ce qui est par exemple pertinent pour la réutilisation – pensez au lavage des bouteilles qui a lieu à 85 °C. Les polymères à base d’isosorbide présentent également des propriétés barrières et mécaniques prometteuses qui peuvent surpasser les matériaux fossiles courants.