ایجاد پلاستیک‌های سازگارتر با محیط زیست، مقاوم در برابر گرما و شفاف!
پژوهش‌گران در ژاپن تکنیک جدیدی را برای تولید پلیمرها ایجاد کرده اند. انتظار می‌رود این یافته به ایجاد پلاستیک‌هایی منجر شود که سازگارتر با محیط زیست، مقاوم در برابر حرارت و شفاف هستند.
تحقیقات قبلی، برای مثال پژوهشی که توسط گروه Giulio Natta در دهه 1960 برنده جایزه نوبل انجام شد، پلیمرها را با استفاده از تکنیکی به نام پلیمریزاسیون کاتیونی نامتقارن ایجاد کرد. با این حال، گروه آن‌ها نتوانست وزن مولکولی را کنترل کند. کنترل وزن مولکولی پلیمرها، به ویژه آن‌هایی که در مهندسی پلاستیک استفاده می‌شوند، مهم است زیرا بر بسیاری از خواص پلاستیک‌ها تأثیر می‌گذارد. سیال با ویسکوزیته بالاتر و پلیمر با وزن مولکولی بالا بهترین عمل‌کرد را ارائه می‌دهند چون در برابر آسیب‌های شیمیایی و محیطی سخت‌تر و مقاوم‌تر هستند.
گروهی که شامل مدرس Mineto Uchiyama و پروفسور Masami Kamigaito از Graduate School of Engineering در دانشگاه Nagoya و پروفسور Kotaro Sato از مؤسسه فناوری توکیو است، با موفقیت پلیمرهای فعال از لحاظ نوری با وزن مولکولی کنترل شده را سنتز کرده است. برای ایجاد تکنیک ترکیبی پلیمریزاسیون کاتیونی زنده نامتقارن، آن‌ها دو تکنیک فعلی را ترکیب کردند: “پلیمریزاسیون کاتیونی زنده” آن‌ها و “پلیمریزاسیون کاتیونی نامتقارن” Natta. این تکنیک جدید پلیمرهایی با وزن مولکولی کنترل شده و فعالیت نوری بالا ایجاد می‌کند که می‌توانند از نظر شیمیایی کنترل شوند. یافته‌های آن‌ها در مجله انجمن شیمی آمریکا گزارش شده است.
مونومرها بلوک‌های سازنده پلیمرها هستند و از منابع مختلفی حاصل می‌شوند. برای آزمایش تکنیک جدید آن‌ها، این گروه با بنزوفوران شروع کردند که می‌تواند از منابع طبیعی مشتق شود و پیش‌ماده پلیمر پلی‌بنزوفوران است. بنزوفوران پلیمرهای صلب با دمای انتقال شیشه ای بالا و شفافیت بالا را تشکیل می‌دهد. همچنین از نظر شیمیایی قابل بازیافت است. دمای انتقال شیشه‌ای بالای آن به این معنی است که پلیمر شکل سخت خود را حتی در دماهای بالا حفظ می‌کند. بنابراین، بنزوفوران برای ایجاد ترموپلاستیک شفاف پایدار مفید است.
بنزوفوران ترکیب هتروسیکلی (ناجورحلقه) شامل یک بنزن جوش‌خورده با یک حلقه فورانی است که به دلیل تشابه ساختاری به مواد طبیعی و سنتزی در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
بنزوفوران Benzofuran (BzF) یک نوع الفین حلقوی نامتقارن، 1و2 جای‌گزین شده، پروکایرال (هنگامی که کربن چهار وجهی بتواند از طریق تغییر فقط یکی از گروه‌های متصل شده به مرکز کایرال تبدیل شود، از آن به عنوان یک کربن پروکایرال یاد می‌شود) است که می‌تواند پلیمرهای فعال از لحاظ نوری را از طریق پلیمریزاسیون نامتقارن، برخلاف مونومرهای وینیلی غیر حلقوی، ایجاد کند.
همان طور که مربی Uchiyama توضیح می‌دهد، “روش پلیمریزاسیون جدید ما می‌تواند هم کایرالیته (وضعیتی که در آن مولکول فعالیت نوری از خود نشان دهد و بر تصویر آینه‌ای خود منطبق نباشد) و هم وزن مولکولی پلی‌بنزوفوران را کنترل کند، در حالی که منجر به مواد پلیمری فعال از لحاظ نوری منحصر به فرد با ساختارهای بسیار کنترل شده می‌شود. انتظار می‌رود که این پژوهش نه تنها به ایجاد واکنش‌های پلیمریزاسیون دقیق جدید، بلکه به ایجاد مواد پلیمری عامل‌دار جدید نیز منجر شود. از آن‌جایی که پلی‌بنزوفوران خواص پلاستیک بسیار مقاوم در برابر گرما را دارد، انتظار می‌رود که به ماده جدیدی به عنوان رزینی مقاوم در برابر حرارت با فعالیت نوری نیز تبدیل شود.”
علاوه بر این، Uchiyama کاربردهای متعددی برای این ترکیب در نظر می‌گیرد. وی می‌گوید: “پلی‌بنزوفوران ساختاری شبیه پلی‌استایرن دارد که یکی از پلاستیک‌های اصلی مورد استفاده روزانه برای محصولات مختلف مانند ظروف پلاستیکی، محفظه‌ها و بسته‌بندی است.” “در حالی که پلی‌بنزوفوران به عنوان پلاستیکی در دسترس از نظر تجاری استفاده نمی‌شود، ساختار مولکولی محکم‌تر و دمای انتقال شیشه‌ای بالاتری نسبت به پلی‌استایرن دارد. پی بردیم که از آن به عنوان یک پلاستیک جدید با خواص حرارتی خوب استفاده می‌شود. علاوه بر این، خواص نوری منحصر به فرد آن می‌تواند ویژگی‌های مضاعف بدهد.”
منبع:
https://phys.org/news/2022-08-environmentally-friendly-resistant-transparent-plastics.html
