Investigadores de los Países Bajos desarrollaron un método que permite la producción de un poliéster resistente y duradero de base biológica. Gracias a una estrategia de síntesis simple utilizada por el grupo de Química Sostenible Industrial dirigido por el profesor Gert-Jan Gruter de la Universidad de Amsterdam supera la baja reactividad inherente de los dioles secundarios de base biológica, lo que da como resultado un poliéster con buenas propiedades mecánicas y térmicas, así como un alto peso molecular.
La investigación se describe en un artículo publicado en Nature Communications y un artículo en el sitio web de la Universidad de Ámsterdam.
En general, los plásticos de poliéster se sintetizan a partir de pequeñas moléculas de dialcohol y diácido, explica el artículo en el sitio de la universidad. Estos monómeros se acoplan en una reacción de condensación, lo que da como resultado una larga cadena polimérica de bloques de construcción moleculares de forma alterna.
Las propiedades del material resultan tanto del número de bloques de construcción que componen la cadena polimérica como de las propiedades inherentes de los monómeros. Según se explica en el informe, su rigidez es clave para un plástico firme, fuerte y duradero.
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Para lograr un material de base biológica con propiedades similares, la isosorbida de dialcohol derivada de la glucosa se mostró prometedora, ya que tiene una estructura molecular muy rígida y ya está disponible industrialmente. Sin embargo, la isosorbida es bastante no reactiva, y en las últimas dos décadas ha resultado ser un gran desafío obtener poliésteres útiles a base de isosorbida, según el artículo. Era casi imposible llegar a cadenas de polímero suficientemente largas (para lograr una cierta ductilidad) mientras se incorporaban cantidades suficientemente altas de isosorbida (para llegar a un material fuerte y duradero), señaló.
Daniel Weinland, PhD, primer autor del artículo en Nature Communications, y sus colegas encontraron una solución al incorporar un alcohol arílico en el proceso de polimerización. Esto conduce a la formación in situ de ésteres de arilo reactivos y una mejora significativa de la reactividad del grupo final durante la etapa final de la síntesis de poliéster cuando la baja reactividad de la isosorbida inhibe el crecimiento de la cadena en los procesos de fusión tradicionales.
Como resultado, se podrían producir materiales de alto peso molecular con la incorporación de fracciones altas del diol secundario rígido de base biológica, incluso hasta 100% en moles. Por primera vez, dijeron los investigadores, se puede producir poli (succinato de isosorbida) de alto peso molecular, el poliéster obtenido a partir de isosorbida y ácido succínico. Los plásticos resistentes resultantes superan a los plásticos existentes como el PET en términos de resistencia al calor, un atributo importante cuando se lavan botellas reutilizables normalmente a 85 °C (185 °F). Los polímeros a base de isosorbida también muestran propiedades mecánicas y de barrera prometedoras que pueden superar a los materiales comunes a base de fósiles, según los investigadores.
El nuevo enfoque de polimerización descrito en el documento se caracteriza por la simplicidad operativa y el uso de equipos de síntesis de poliéster estándar, señaló el artículo en el sitio de la universidad. Se adapta tanto a las composiciones de poliéster existentes como a las novedosas, y los investigadores prevén la aplicación de métodos similares en otras clases de polímeros, como las poliamidas y los policarbonatos.
