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Lösungsmittelfreie Synthese von biologisch abbaubaren Isosorbid-basierten Polycarbonaten
Forschende präsentieren eine neue Methode zur Synthese bio-basierter Isosorbid-Polycarbonate mit teilweiser biologischer Abbaubarkeit, Biokompatibilität und hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Anwendungen umfassen Verpackungen und medizinische Geräte.
Eine neue Strategie zur Synthese von biologisch abbaubaren Isosorbid-basierten Polycarbonaten (ISB-basierte PCs) verbindet Prinzipien der grünen Chemie mit der Entwicklung leistungsstarker Materialien. Forschende haben eine lösungsmittelfreie Schmelz-Polymerisationsmethode entwickelt, bei der Ethylenoxid (EO)-funktionalisierte Comonomere verwendet werden, um die Materialeigenschaften zu verbessern und gleichzeitig die Umweltfreundlichkeit zu wahren.
Die neu entwickelten ISB-basierten Polycarbonate zeichnen sich durch eine hohe Molmasse (Mw bis zu 64.360), Zugfestigkeit (bis zu 71,7 MPa) und optische Transparenz (90,3–93,0 %) aus. Mit einer hohen Glasübergangstemperatur (Tg = 135,7 °C) und mechanischer Flexibilität, die durch EO-haltige Segmente ermöglicht wird, übertreffen diese Materialien herkömmliche petrochemisch und bio-basierten nicht abbaubaren Polycarbonate in mehreren Bereichen.
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Biologische Abbaubarkeit und nachhaltige Produktion
In Tests gemäß ISO 14855-1 wurde eine Mineralisierung von 16,7 % innerhalb von siebzig Tagen nachgewiesen – eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Polycarbonaten. Zusätzlich bestätigten Zytotoxizitätstests die Biokompatibilität mit menschlichen Keratinozyten, was die Anwendungsmöglichkeiten in der Medizintechnik erweitert.
Grüne Chemie-Metriken, darunter ein E-Faktor von 0,98 und ein PMI von 1,98, unterstreichen die Nachhaltigkeit des Prozesses im Vergleich zu phosgenbasierten Methoden. Durch die Integration von minimalen BPA-EO-Anteilen zeigt die Studie das Potenzial für eine skalierbare Entwicklung vollständig bio-basierter Systeme. ISB-basierte PCs sind daher ideal für Verpackungen, Beschichtungen und medizinische Anwendungen geeignet.
Quelle: Lim, W.-B. et al., An effective strategy to synthesise a novel biodegradable isosorbide-based polycarbonate. Polymer Chemistry, Ausgabe 48 (2026).
