Onderzoekers in Japan hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om polymeren te maken. Deze ontdekking zal naar verwachting leiden tot de ontwikkeling van kunststoffen die milieuvriendelijker, hittebestendiger en transparanter zijn.

Eerder onderzoek, zoals dat uitgevoerd door de groep van Nobelprijswinnaar Giulio Natta in de jaren zestig, creëerde polymeren met behulp van een techniek die asymmetrische kationische polymerisatie wordt genoemd. Hun groep kon het molecuulgewicht echter niet beheersen. Het beheersen van het molecuulgewicht van polymeren, vooral die welke worden gebruikt bij de engineering van kunststoffen, is belangrijk omdat het veel van de eigenschappen van de kunststoffen beïnvloedt. Stijver stromende polymeren met een hoog molecuulgewicht bieden de beste prestaties omdat ze taaier zijn en beter bestand tegen chemische en milieuschade.

Een groep met onder meer docent Mineto Uchiyama en professor Masami Kamigaito van de Graduate School of Engineering aan de Universiteit van Nagoya, en professor Kotaro Sato van het Tokyo Institute of Technology, heeft met succes optisch actieve polymeren met een gecontroleerd molecuulgewicht gesynthetiseerd. Om de combinatietechniek van asymmetrische levende kationische polymerisatie te ontwikkelen, combineerden ze twee bestaande technieken:hun 'levende kationische polymerisatie' en Natta's 'asymmetrische kationische polymerisatie'. Deze nieuwe techniek creëert polymeren met een gecontroleerd molecuulgewicht en een hoge optische activiteit die chemisch kunnen worden gecontroleerd. Hun bevindingen worden gerapporteerd in het Journal of the American Chemical Society .

Monomeren zijn de bouwstenen van polymeren en komen uit verschillende bronnen. Om hun nieuwe techniek te testen, begon de groep met benzofuran, dat kan worden gewonnen uit natuurlijke hulpbronnen en een voorloper is van het polymeer polybenzofuran. Benzofuran vormt stijve polymeren met een hoge glasovergangstemperatuur en hoge transparantie. Het is ook chemisch recyclebaar. Door de hoge glasovergangstemperatuur behoudt het polymeer zijn harde vorm, zelfs bij extreme temperaturen. Daarom is benzofuran nuttig voor het maken van duurzame transparante thermoplasten.

Zoals docent Uchiyama uitlegt:"Onze nieuwe polymerisatiemethode zou zowel de chiraliteit als het molecuulgewicht van polybenzofuran kunnen beheersen, wat leidt tot unieke optisch actieve polymeermaterialen met sterk gecontroleerde structuren. Dit onderzoek zal naar verwachting niet alleen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe precisiepolymerisatiereacties maar ook voor de ontwikkeling van nieuwe functionele polymeermaterialen. Aangezien polybenzofuran de eigenschappen heeft van een zeer hittebestendige kunststof, wordt verwacht dat het een nieuw materiaal zal worden als een hittebestendige hars met optische activiteit."

Bovendien ziet Uchiyama talloze toepassingen voor de verbinding. "Polybenzofuran heeft een structuur die lijkt op polystyreen, een van de belangrijkste kunststoffen die dagelijks wordt gebruikt voor verschillende producten, zoals plastic containers, dozen en verpakkingen", zegt hij. "Hoewel polybenzofuran niet als commercieel verkrijgbare kunststof wordt gebruikt, heeft het een stijvere moleculaire structuur en een hogere glasovergangstemperatuur dan polystyreen. We zien dat het wordt gebruikt als een nieuwe kunststof met goede thermische eigenschappen. Bovendien kunnen de unieke optische eigenschappen ervan extra voordelen opleveren functionaliteiten." + Verder verkennen

Ontwikkelen van nieuwe slimme zachte materialen:synthese van pH-responsieve gedendroniseerde poly(gesubstitueerde methyleen)s